物理从电到磁的知识稿.ppt

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1、麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。,韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。-麦克斯韦,麦克斯韦,一、伟大的预言,装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。法拉第发现的(电磁感应现象：磁生电

2、),（1）线圈中产生感应电流说明了什么？麦克斯韦认为：变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋感生电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？有电场、无电流（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？有,（4）总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。,1、变化的磁场产生电场,指出：变化的磁场产生的电场的电场线是 闭合的,与静电场不同,【类比】既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间

3、产生磁场？,麦克斯韦相信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场具有对称之美。经过反复思考他大胆地提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也会在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。,例如：在给电容器充电的时候不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场(涡旋磁场，磁感线是闭合的，这一点与涡旋电场一样),麦克斯韦的理论依据,静止的电荷,静电场,电荷运动,电场变化,产生磁场,利用场的观点来分析问题,形成电流,2、变化的电场产生磁场,小结：麦克斯韦的电磁场理论,1.变化的磁场产生电场,2.变化的电场产生磁场,【理解】,恒定的电场不产生磁场，恒定的磁场不产生电场。,周

4、期性变化的电场周围产生同频率的周期性 变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同频率的周期性 变化的电场。,均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。,二电磁场、电磁波,麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。,电磁场由产生区域向周围空间传播就形成了电磁波 电磁波特性a、电磁波是横波。在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。b、

5、传播不需要介质,可以在真空中传播传播速度等于光速。c、光是一种电磁波。传播速度等于光速。d、电磁波具有波的特性，能产生干涉、衍射等现象。并且，电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收和折射等现象,电磁波图景的分析：,非均匀变化的磁场,变化电场,若是均匀变化,稳定磁场,不再激发,若非均匀变化,变化磁场,若是均匀变化,稳定电场,若非均匀变化,电磁波形成示意图：,激发,激发,激发,激发,指出：电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割，磁场线和电场线都是闭合的；静电场、静磁场是单独存在的，且电场线是非闭合曲线，静止的电场和磁场不是电磁场,三、赫兹的电火花,1、试验装置：,a.连接感应圈的两个金属球。,b

6、.导线环上的两个金属球。,2、试验现象：,当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。,3、现象解释：,当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生了一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。,4、意义：实验证明了麦克斯韦的电磁场理论,5、赫兹的其他成果：赫兹观察到了电磁波的反射、折射、衍射、和偏 振等现象 赫兹证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c,证实了麦克斯韦关于光的电磁场理论,其他实验：1、日光灯启动时正在放音的收音机里会发出“喀”“喀”的声音 2、电吹风工作时会影响电视接收引号 3、手机接收信号时会影响电视接收引

7、号,电磁波与机械波的比较,力学现象,电磁现象,位移随时间和空间做周期性变化,电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化,传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关,传播无需介质，在真空中都是光速；波速与介质和频率都有关系（同介中，频率高波速小）,波源振动产生,周期性变化的电流,可以发生,可以发生,可以是,可以是,可以发生,可以发生,是,无,再者：电磁波可以脱离波源而独立存在。传出去的电磁波可以继续传播，而机械波不可以；电磁波在传播时也传播了物质、能量、信息及振动形式,归纳总结,无论用什么办法，只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。,一、电磁感应现象：,利用磁场产生电流的

8、现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。,二、产生感应电流的条件,1、闭合回路2、磁通量发生变化,电路闭合和磁通量变化是根本！,三、电磁感应现象中的能量转化,实验三电能由A螺线管转移到B螺线管(变压器原理),电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律 其他形式能转化为电能或电能的转移,实验一、实验二消耗机械能-电能(发电机原理),【楞次定律中 的因果关系】,楞次定律的第二种表述 感应电流的效果总要反抗产生感应电流的原因。一般用于定性判明感应电流所引起的机械效果。,楞次定律的第一种表述感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况,

9、楞次定律的第二种表述 感应电流的效果总要反抗产生感应电流的原因。一般用于定性判明感应电流所引起的机械效果。,常见的具体情况有四种：,1、就磁通量而言，总是阻碍原磁通量的变化（“增反减同”）,2、就相对运动而言，总是阻碍所有导体间的相对运动（“来斥去吸”）,3、就闭合导体回路的面积而言，通过改变线圈面积来“反抗”（“増缩减扩”）,4、阻碍原电流的变化（第六节将学习的自感现象）（“增反减同”）,我们知道：电磁感应现象中，其他形式的能转化为电能！而能量之间的转化是通过做功来完成的，楞次定律中的这种“阻碍”作用，就是在克服磁场力做负功实现能量之间的转化。,四、从能量的角度来理解楞次定律,导体切割磁感线

10、的速度越大，指针偏转角度越大，感应电流越大，感应电动势越大,改变电流的速度越快，指针的偏角越大，感应电流越大，感应电动势越大,条形磁铁运动的越快，指针的偏角越大，感应电流越大，感应电动势越大,实验现象及结论,1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率/t成正比,【法拉第电磁感应定律】,2、数学表达式,若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为：,注意：公式中应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。,三、导体作切割磁感线运动,如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势,回路在时间t内增大的面积为：

11、,S=Lvt,产生的感应电动势为：,穿过回路的磁通量的变化为：,=BS,=BLvt,（V是相对于磁场的速度）,若导体斜切磁感线,（为v与B夹角）,（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）,说明：,1、导线的长度L应为有效长度,2、导线运动方向和磁感线平行时，E=0,3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）,1、电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须

12、向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。2、如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。,四、反电动势,小结,1.产生感应电动势的导体相当于一个电源，感应电动势等效于电源电动势，产生感应电动势的导体的电阻等效于电源的内阻。,2.产生感应电动势的导体跟用电器连接，可以对用电器供电，由闭合电路欧姆定律求解各种问题.,4.解决电磁感应中的电路问题，必须按题意画出等效电路，其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用。,结论：在纯电阻电路中，外力克服

13、安培力做了多少功将有多少热量产生。,两种题型,一、电磁感应与直流电路相结合。尤其、注重闭合电路欧姆定律的应用,二、电磁感应与力学知识相结合。尤其注重功能关系（能量守恒+动能定理）和牛顿第二定律+运动学公式的应用,导体切割磁感线,电键闭合，改变滑动片的位置,磁场变化引起的电动势,一、动生电动势和感生电动势,导体运动（回路面积）变化引起的电动势,动生电动势,感生电动势,特点,磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量变化,闭合回路的任何部分都不动，空间磁场变化导致回路中磁通量变化,原因,由于S变化引起回路中变化,非静电力是洛仑兹力的分力，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势,变化磁

14、场在它周围空间激发感生电场，非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势,方向,的来源非静电力,楞次定律,楞次定律或右手定则,课堂总结,1、定义：发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间或两个互相靠 近的电路之间的电磁感应现象。,【NOTICE】互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。,一、互感现象,【互感电动势】这种由互感现象产生的感应电动势叫做互感电动势。,4、自感系数L,（1）物理意义：阻描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量,（2）决定因素,线圈的横截面积S,大则大,线 圈 的 长 度L,大则大,线 圈 的 匝 数N,有 无 铁 芯,

15、大则大,有则大,（3）单位：亨（利）,5、应用和防止,（1）应用：日光灯,【工作原理】开关S闭合后，由于灯管中没有电流通过，电源将220V电压全部加在启动器的两极间，使启动器内氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U行动触片受热膨胀，与静触片接触而使电路接通。电路接通后氖气停止放电，U行动触片呢冷却收缩，使电路自动断开，在这一瞬间通过镇流器的电流急剧减小，此时，镇流器由于自感现象会产生一个与原电流方向同向的自感电动势，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管两端，使灯管中气体开始放电，使日光灯管成为电路的通路开始发光。日光灯正常工作时，要求加在灯管两端的电压小于电源电压（只需

16、要110V左右）由于日光灯使用的是交变电流，电流大小、方向不断变化，使镇流器线圈中产生自感电动势，总是阻碍交变电流的变化，这时镇流器又起着镇压限流的作用！,转11,转11,（2）防止：变压器和电动机,变压器、电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路中的开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。因此，电动机等大功率用电器的开关应该装在金属盒内。最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避免出现电火花。,【导入新课】,前面我们学习了闭合导线中的电磁感应现象，本节学习金属块状导体中的电磁感应现象涡流它是一种特殊的电磁感应现象。主要讨论涡流的

17、热效应和机械效应,一.涡流(eddy current),1.定义：线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流;当块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时产生的在金属块内自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。,2.涡流形成原因：由于线圈中交变电流产生的变化磁场在空间产生感生电场，该感生电场为涡旋电场（麦克斯韦理论），一旦在此空间存在闭合导体，该电场对导体内的自由电荷就会产生电场力的作用，从而形成涡流。,涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。由于整块金属的电阻通常很小，故涡流常常很大。,3.涡流的热效应：象其他导体一样，金属块中的涡流也要产生热量,如果

18、金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。,4.应用,(1)利用,a.真空冶炼炉,生活中的物理：电磁灶的工作原理,电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。,如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少,注意：1、电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 2、工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大

19、,c.安检门,电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。所以我们要想办法减小涡流,【减少涡流的途径】,a.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。,(2)防止,b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。,二.电磁阻尼,1.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动-电磁阻尼,阻尼摆,铜板实验演示涡流,2.讨论:(1)为什么用铝框做线圈骨架？,三.电磁驱动,1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来-电磁驱动。,2、交

20、流感应电动机就是利用电磁驱动的 原理工作的。,交流发电机模型的原理简图,线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上；导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接,二、交变电流的产生,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,二、交变电流的产生,为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析,BS,中性面,二、交变电流的产生,线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面,线圈经过中性面时，最大，但线圈中的电动势为零,线圈经过中性面时，电流改变方向,最大，E=0，I=0/t=0,二、交变电流的产生,BS,线圈与磁场平行时，最小，但线圈中的电动

21、势最大,=0，E最大，I最大/t最大,BS,最大,E=0,I=0,中性面电流此刻改变方向,BS,=0,E最大,I最大,二、交变电流的产生,1、中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置,（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零，（2）电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次,两个特殊位置的特点,线圈与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势最大，电流不改变方向,2、线圈平面与磁感线平行的位置,三、交变电流的变化规律,以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）,（1）电

22、动势按正弦规律变化,（2）电流按正弦规律变化,（3）电路上的电压按正弦规律变化,电流通过R时：,三、交变电流的变化规律,成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时,设e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）,四、交流电的图像,e,t,0,Em,-Em,I,t,0,Im,-Im,（1）电动势按正弦规律变化,（2）电流按正弦规律变化,（3）电路上的电压按正弦规律变化,电流通过R时：,三、交变电流的变化规律,若转轴垂直匀强磁场，从线圈平面和磁场平行时开始计时（自行证明）,设e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）,四、交流电的图像,1.建立交流电的瞬时方程必须首先

23、确定Em、，同时注意起始位置（是从中性面开始是正弦曲线，e=Emsint;从垂直中性面开始是余弦曲线，e=Emcost）.,2.转速对交变电流的影响：由e=NBSsint可知，当转速增大时，角速度也增大，使得感应电动势随之增大，同时交变电流的变化也加快。,小结,【NOTICE 1】无论线圈从哪一个位置开始转动计时（不管图象是正弦还是余弦），两个特殊位置的规律特点是不变的！,【NOTICE 2】交变电动势的最大值由 决定，与线圈的形状、转轴的位置、线圈是不是完全闭合以及几个边切割都无关,N S B,N S B,N S B,三种情况中峰值相等！,【NOTICE 3】1、线圈转动过程中平均感应电动势

24、的求法：必须用法拉第电磁感应定律来求，切不可用始末两个时刻瞬时值求平均来计算2、计算交变电流在某段时间内通过导体横截面的电荷量也必须用平均值来求,(1)正弦交流电,(2)示波器中的锯齿波扫描电压,(3)电子计算机中的矩形脉冲,(4)激光通信中的尖脉冲,五、交变电流的种类,复习回顾,(一)交变电流：,大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。,其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。,（二）正弦交流电的产生及变化规律,当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。,跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁

25、通量变化率为零，线圈中无感应电动势,无感应电流。,1 产 生：,2 中性面：,3、规律：,函数表达式：从中性面开始计时,在纯电阻电路中:电流:,电压:,电动势:,一、描述交流电的物理量：,1、最大值（峰值）：Em Um m,、瞬时值：u i e,、周期和频率：,（1）周期：,交变电流完成一次周期性变化所需的时间。,（2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。,T和f的物理意义：表征交流电变化的快慢。,（3）关系：,有效值：,（1）定义：,让交流电和直流电通过相同电阻，如果它们在相同时间（一般都取交流电一个周期）内产生相同热量，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。,在定义有效值时要注意：“三

26、同”,上一页,（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：,(3)说明,A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；,B、交流用电器铭牌上的额定电压和额定电流指的是 有效值；,C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值,D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值,E、在计算接入交流电路中的各用电器的电功、电热、电功 率时引入公式中的E、U、I都应是有效值,F、求通过某导体截面的电量一定要用平均值,电感对交流电有阻碍作用,一、感抗:,1、物理意义：反映电感对交变电流阻碍作用的大小,2、影像感抗大小的因素：,3、应用:扼流圈,线圈绕在铁心上,匝数多，感抗大,线圈绕在铁氧体上,匝数少，感抗小,通直流、阻交流,通

27、低频，阻高频,电容器有“通交流，隔直流”的作用。,二、容抗：,1、物理意义：反映电容对交流的阻碍作用,电容对交变电流的阻碍作用,电容器有“通交流，隔直流”的作用。,二、容抗：,1、物理意义：反映电容对交流的阻碍作用,电容对交变电流的阻碍作用,2、影像容抗大小的因素：,3、应用:,3、应用,【应用1】隔直电容：隔直流，通交流,【应用2】高频旁路电容：通高频，阻低频,小结：,通直流，阻交流,电容对交变电流的作用：,通交流，隔直流,电感对交变电流的作用：,低频扼流圈（L大）,高频扼流圈（L小）,隔直电容器（C大）,高频旁路电容器（C小）,通低频，阻高频,通高频，阻低频,三、电感和电容的组合应用,（1

28、）如果将电容C与负载并联，然后与电感L串联，能更好的起到滤掉电流中交流成分或高频成分,（2）如果将电感L与负载并联，然后与电容C串联，能更好的起到滤掉电流中直流成分或低频成分,四、电阻、感抗和容抗的比较,电阻,感抗,容抗,产生原因,在电路中的特点,决定因素,电能的转化 与做功,定向移动的自由电荷与静止的离子间的碰撞,由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化,电容器两极板上积累的电荷对在这个方向上定向移动的电荷的反抗作用,对直流和交流均有阻碍作用,只对变化的电流（如交流）有阻碍作用,不能通直流只能通变化的电流,由导体本身决定，与温度有关,由自感线圈的自感系数和交流电的频率决定,由电容的大小和交流电的

29、频率决定,电流通过电阻做功，电能转化为内能,电能和磁场能反复转化,电能和电场能反复转化,5.4 变压器,一种能改变交流电压的电器设备.,一、变压器的构造,【示意图】,（1）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）,（2）原线圈(初级线圈):其匝数用n1表示,（3）副线圈(次级线圈):其匝数用n2表示,（4）输入电压：U1;输出电压：U2.,【实物图】,视频演示,（5）.电路图中符号,问题1：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？,变压器原副线圈不相通问题2：那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？,铁芯与线圈互相绝缘,演示,二、变压器的工作原理,-互感现象,变压器通过闭合铁芯，利用互感现

30、象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（U2、I2）的转化,【铁芯的作用】聚拢磁感线，形成磁路的导引作用,在忽略漏磁的条件下,穿过原、副线圈的磁通量变化量总相等.即:1=2=,从能量角度看，变压器不能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能,理想变压器,忽略漏磁（磁损）,忽略线圈导线电阻产生的热（铜损）,忽略铁芯因涡流产生的热（铁损）,对副线圈，E2相当于电源电动势忽略副线圈电阻，则副线圈两端的电压U2 E2,对原线圈，E1阻碍原电流的变化，与加在原线圈两端的电压U1作用相反忽略原线圈电阻，则U1 E1,若n1 n2则U1U2,若n1 n2则U1U2,三、理想变压器的变压规律,理

31、想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比,四、理想变压器的变流规律,1.理想变压器输出功率应等于输入功率,即:,U1I1=U2I2,P出=P入,2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成 反比,此公式只适用于一个副线圈的变压器,电流关系是由功率关系得出的,此公式只适用于一个副线圈的变、压器,五、有多个副线圈的理想变压器的问题,一个原线圈多个副线圈的理想变压器,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分别为n2和n3,相应的电压分别为U1、U2和U3,相应的电流分别为I1、I2和I3,根据变压器的工作原理可得:,六、几种常用变压器,1.自耦变压器,升压变压器,降压变压器,问题:有没有只用一

32、组线圈来实现变压的变压器?,自耦变压器的原副线圈共用一个线圈,2.互感器,电流互感器,电压互感器,使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数,使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数,七、变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的 因果关系,1.P2决定P1,U1由电源决定；,I2由U2和负载决定:I2U2R,3.I2决定I1:,I1n2/n1I2,2.U1决定U2:,U2n2/n1U1,变压器问题在应用电压、电流、电功率公式时，应特别注意：,U1=E1是在电源与理想变压器的原线圈组成的回路中没有接入别的用电器时所得出的结论。如果该回路中有电阻为R的用电器接入，则：U1-E1=

33、I1R.式中I1R为消耗在接入回路中的用电器上的电势降落，在这种情况下电源输出的功率大于理想变压器所获得的功率，当然也就大于理想变压器所输出的功率变压器的输入功率等于输出功率，严格说起来应该是：电源输给原线圈的功率等于副线圈所输出的功率，即I1E1=I2E2=I2U2 因此，当电源与原线圈所组成的回路中有用电器接入时，虽然I1U1 I1E1 但只要副线圈只有一个，则电流公式I1:I2=n2:n1和电动势公式E1:E2=n1:n2依然成立！,5.5 电能的输送,输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济,可靠：是指保证供电线路可靠地工作,少有故障 和停电,保质：就是保证电能的质量,即电压和频率稳定,

34、经济：是指输电线路建造和运行的费用低,电能 损耗小,1、为什么输电线上有电能损失？,由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时输电线上有电压降，故又损失一部分电压.,2、如何减少电能损失？,一、输电线上的功率损失,思考:,（1）减小输电线的电阻R 减小输电线长度l：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小l来减小R减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料增大导线的横截面积S，这要多耗资金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难,（2）减小输电电流 I,减小输送功率P：由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以

35、用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失 提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍,采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施,升压变压器,降压变压器,二、远距离输电原理图,电压之间的关系是：,功率之间的关系是：,电流之间的关系是：,P1=P2，P3=P4，P2=P+P3,思考:是不是输电电压越高越好？,电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。,远距离输电,我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。,输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。,远距离输电示意图,三、电网供电,采用电网供电的优点：,可以在能源产地使用大容量发电机组,降低一次能源的输送成本,获得最大的经济效益.同时,电网可以减少断电的风险,调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质量,通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区性的输电网络,这就是电网.,