一、一周课程概述

内容及目的：

1、理解变压器的工作原理；

2、掌握理想变压器的电压、电流与匝数的定量关系；

3、了解远距离输电过程及有关计算；

4、了解三相交流电的产生和三相电路的连接。

本周内容与前面内容的关系：

1、本部分知识的学习是进一步运用电磁感应现象的知识分析变压器的工作原理，定量地掌握理想变压器的电压、电流与匝数的定量关系；运用欧姆定律和电阻定律从理论上分析远距离输电不可避免地存在能量损耗，并分析论证了采用高压输电在远距离输送电能中可减少电能损耗。

2、在学习了正弦交流电的基础上进一步了解三相交流电的产生，三相电路的不同连接方法以及相电压与线电压的关系。这一部分的学习与直流电路、电功、电功率和电磁感应、正弦交流电的知识有密切的联系。

重点知识的描述：

1、了解变压器的构造与工作原理；

2、了解理想变压器的功率关系、电压关系和电流关系；

3、分析理解远距离输电要解决的关键问题是减少导线上的电能损耗；

4、理解三相交流电的产生、三相电路的连接方法，掌握相电压与线电压的关系。

二、重点知识归纳及讲解

1、变压器的构造与工作原理

　　变压器是由输入线圈和输出线圈绕在同一闭合铁芯上制造而成。

　　工作原理为电磁感应的互感原理

　　变压器的作用是改变交流电压、传输电能。

2、理想变压器的基本关系

　　理想变压器：磁通量全部集中在铁芯中（没有漏磁）变压器本身不损耗能量。

　　对于理想变压器，物理量之间的依存关系：

　　（1）理想变压器的输入功率等于输出功率，且输入功率受输出功率控制。

　　（2）当原、副线圈、一定时，输出电压由决定，与负载无关。且有。

　　（3）当原、副线圈、一定时，输入电流由输出电流决定，且有关系，而与所接负载的大小有关。

　　（4）当有若干个副线圈时，其总的约束关系为

　　各线圈的电压关系与初级线圈电压的关系跟线圈匝数关系不变。

　　各线圈中电流的关系为　　

　　（5）变压器的负载越大，是指并接在副线圈上用电器越多，即负载电阻越小。

3、远距离输电应注意的问题

　　（1）远距离输电要解决的关键问题是减少输电线上的电能损耗，根据，具体方法有：其一是减少输电线的电阻，用电阻率小的材料或加大导线的横截面积。实际分析表明其作用十分有限。其二是提高输电电压，减小输电电流，这是一种有效的方法。

　　（2）要能画出远距离输电电路，能帮助自己进行分析问题，电路如图。

　　（3）善于以变压器为界划分好各个回路，对各个回路独立运用欧姆定律、焦耳定律和电功、电功率进行分析计算。

　　（4）抓住各回路之间的物理量的联系，如变压器两侧的功率关系，电流、电压与匝数的关系；导线上的电能损耗，导线上的电压损失为。（P为输送的总功率）

　　（5）于远距离输电电路来说，属于非纯电阻电路（有电感），电功和电热是不相等的，计算时要引起注意；此外，输电电线有两条，计算时要计算两条电线的电阻为整个输电线的总电阻。

4、三相交流电

　　（1）三相交流电的产生：三相交流电是由三个互成120°角的线圈，同时绕垂直磁场中轴共同转动，线圈中产生三个交变电动势，输出的电流是三相电流；这三个电动势大小相相等，周期相同，依次相差个周期达到最大值。

　　（2）三相交流电的连接方法：发电机三个线圈可发采用Y接法，也可以采用Δ接法，具体接法要根据电路要求；同样用电负载的接法也有用Y接法和Δ接法，具体根据用电器的接法要求而定。但要注意Y接法和Δ接法不是以往的串、并联。

　　（3）相电压、线电压均为交流电的有效值，目前我国民用电采用三相四线制供电，可提供有效值为220V（一相与地间之间的电压），380V（两根相线之间的电压）两种电压。他们的最大值分别是V，V。但要注意：与的关系是不同的。

三、难点知识的剖析

1、变压器变换电压的分析与计算

例 1、如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和cd（匝数都为）、ef和gh（匝数都为）组成。I1和U1表示输入电流和电压，I2和U2表示输出电流和电压。在下列四种连接法中，符合关系的有（　）

A．b与c相连，以a、d为输入端；f与g相连，以e、h为输出端

B．b与c相连，以a、d为输入端；e与g相连，f与h相连作为输出端

C．a与c相连，b与d相连作为输入端；f与g相连，以e、h为输出端

D．a与c相连，b与d相连作为输入端，e与g相连，f与h相连作为输出端

解析：

　　此题比较新颖，初次接触，很可能会有无从下手之感。其解答的关键是要弄清线圈的绕行方向。

　　从图中可以看出线圈 ab与cd的绕行方向相同；线圈ef与gh的绕行方向相同。对（A），当bc相连时，相当于线圈ab和cd串接起来，ad间的总匝数为2；同理f与g相连时，eh间的总匝数为2，符合题目所给的关系。对（B），bc相连，ad间的匝数为2n1；当e与g相连，f与h相连时，ef与gh两个线圈并接，所以线圈总的匝数不变，仍为n2，与题给的关系不符。对（C），当a与c相连，b与d相连时，ab、cd两线圈并接，线圈总匝数仍为n1；而f与g相连后，e、h间的匝数为2，因此也与题给的关系不符。对（D），因为是输徼端的两个线圈并接，输出端的两个线圈也是并接。所以输入和输出端的线圈匝数仍分别是n1、n2，因此满足题给的关系式。故答案应选A、D。

2、变压器与电路问题的综合分析

例2、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线连接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开。当电键K接通时，以下说法中正确的是（　）

A．副线圈两端M、N的输出电压减小

B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大

C．通过灯泡L1的电流减小

D．原线圈的电流增大

解析：

　　本题是一道变压器、电能输送和全电路欧姆定律应用的综合题，知识容量较大。变压器原、副线圈匝数比一定，输入电压一定，副线圈的输出电压 UMN不会改变。

　　电键 K接通时，L1、L2两灯并联，电阻小，副线圈与电阻R、灯泡组成的回中电流增大，电阻R上电压增大，UMN不变，灯L1上的电压减小，通过L1的电流减小。

　　由输出功率（I2U2）增大，要求输入功率增大，输入电压U1一定，故原线圈的电流I1一定增大。故此题选项B、C、D是正确的。

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