1、选 修 3-2知 识 点56 电 磁 感 应 现 象 只 要 穿 过 闭 合 回 路 中 的 磁 通 量 发 生 变 化 ， 闭 合 回 路 中 就 会 产 生 感 应电 流 ， 如 果 电 路 不 闭 合 只 会 产 生 感 应 电 动 势 。这 种 利 用 磁 场 产 生 电 流 的 现 象 叫 电 磁 感 应 ， 是 1831年 法 拉 第 发 现的 。57 感 应 电 流 的 产 生 条 件 1、 回 路 中 产 生 感 应 电 动 势 和 感 应 电 流 的 条 件 是 回 路 所 围 面 积 中 的磁 通 量 变 化 ， 因 此 研 究 磁 通 量 的 变 化 是 关 键 ， 由
2、磁 通 量 的 广 义 公 式 中（ 是 B与 S的 夹 角 ） 看 ， 磁 通 量 的 变 化 可 由 面 积 的 变 化 引 起 ； 可 由 磁 感应 强 度 B的 变 化 引 起 ； 可 由 B与 S的 夹 角 的 变 化 引 起 ； 也 可 由 B、 S、 中 的两 个 量 的 变 化 ， 或 三 个 量 的 同 时 变 化 引 起 。2、 闭 合 回 路 中 的 一 部 分 导 体 在 磁 场 中 作 切 割 磁 感 线 运 动 时 ， 可 以产 生 感 应 电 动 势 ， 感 应 电 流 ， 这 是 初 中 学 过 的 ， 其 本 质 也 是 闭 合 回 路中 磁 通 量 发 生
3、变 化 。3、 产 生 感 应 电 动 势 、 感 应 电 流 的 条 件 ： 穿 过 闭 合 电 路 的 磁 通 量 发生 变 化 。58 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 楞 次 定 律 电 磁 感 应 规 律 ： 感 应 电 动 势 的 大 小 由 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 确 定 。 当 长 L的 导 线 ， 以 速 度 ， 在 匀 强 磁 场 B中 ， 垂 直 切 割 磁 感 线 ， 其两 端 间 感 应 电 动 势 的 大 小 为 。如 图 所 示 。 设 产 生 的 感 应 电 流 强 度 为 I， MN间 电 动 势 为 ， 则 MN受 向 左 的 安 培 力 ，
4、要 保 持 MN以 匀 速 向 右 运 动 ， 所 施 外 力 ， 当 行 进 位 移 为 S时 ， 外 力 功 。 为 所 用 时 间 。而 在 时 间 内 ， 电 流 做 功 ， 据 能 量 转 化 关系 ， ， 则 。 ， M点 电 势 高 ， N点 电 势 低 。此 公 式 使 用 条 件 是 方 向 相 互 垂 直 ， 如 不 垂 直 ， 则 向 垂 直 方 向 作 投影 。 ，公 式 。 注 意 : 1)该 式 普 遍 适 用 于 求 平 均 感 应 电 动 势 。 2)只 与 穿 过 电 路的 磁 通 量 的 变 化 率 有 关 , 而 与 磁 通 的 产 生 、 磁 通 的 大
5、 小 及 变 化 方 式 、电 路 是 否 闭 合 、 电 路 的 结 构 与 材 料 等 因 素 无 关 。公 式 二 : 。 要 注 意 : 1)该 式 通 常 用 于 导 体 切 割 磁 感 线 时 , 且 导 线 与 磁感 线 互 相 垂 直 (lB )。 2)为 v与 B的 夹 角 。 l为 导 体 切 割 磁 感 线 的 有 效 长度 (即 l为 导 体 实 际 长 度 在 垂 直 于 B方 向 上 的 投 影 )。 公 式 中 涉 及 到磁 通 量 的 变 化 量 的 计 算 , 对 的 计 算 , 一 般 遇 到 有 两 种 情 况 : 1)回 路 与磁 场 垂 直 的 面 积
6、 S不 变 , 磁 感 应 强 度 发 生 变 化 , 由 , 此 时 , 此 式 中 的 叫磁 感 应 强 度 的 变 化 率 , 若 是 恒 定 的 , 即 磁 场 变 化 是 均 匀 的 , 那 么 产 生的 感 应 电 动 势 是 恒 定 电 动 势 。 2)磁 感 应 强 度 B 不 变 , 回 路 与 磁 场 垂 直的 面 积 发 生 变 化 , 则 , 线 圈 绕 垂 直 于 匀 强 磁 场 的 轴 匀 速 转 动 产 生 交 变电 动 势 就 属 这 种 情 况 。严 格 区 别 磁 通 量 , 磁 通 量 的 变 化 量 磁 通 量 的 变 化 率 , 磁 通 量 , 表 示
7、穿 过 研 究 平 面 的 磁 感 线 的 条 数 , 磁 通 量 的 变 化 量 , 表 示 磁 通 量 变 化 的多 少 , 磁 通 量 的 变 化 率 表 示 磁 通 量 变 化 的 快 慢 ,公 式 一 般 用 于 导 体 各 部 分 切 割 磁 感 线 的 速 度 相 同 , 对 有 些 导 体 各 部分 切 割 磁 感 线 的 速 度 不 相 同 的 情 况 , 如 何 求 感 应 电 动 势 ？如 图 1所 示 , 一 长 为 l的 导 体 杆 AC绕 A点 在 纸 面 内 以 角 速 度 匀 速 转 动 , 转动 的 区 域 的 有 垂 直 纸 面 向 里 的 匀 强 磁 场
8、, 磁 感 应 强 度 为 B, 求 AC产 生 的感 应 电 动 势 , 显 然 , AC各 部 分 切 割 磁 感 线 的 速 度 不 相 等 , , 且 AC上 各点 的 线 速 度 大 小 与 半 径 成 正 比 , 所 以 AC切 割 的 速 度 可 用 其 平 均 切 割 速 ,故 。（ 超 经 典 的 ， 我 们 有 次 考 试 考 到 过 关 于 这 个 、 ） 当 长 为 L的 导 线 ， 以 其 一 端 为 轴 ， 在 垂 直 匀 强磁 场 B的 平 面 内 ， 以 角 速 度 匀 速 转 动 时 ， 其 两 端 感 应 电动 势 为 。如 图 所 示 ， AO导 线 长
9、L， 以 O端 为 轴 ， 以 角 速 度 匀 速转 动 一 周 ， 所 用 时 间 ， 描 过 面 积 ， （ 认 为 面 积 变 化 由 0增 到 ） 则 磁 通 变 化 。在 AO间 产 生 的 感 应 电 动 势 且 用 右 手 定 则 制 定 A端 电 势 高 ， O端 电 势低 。 面 积 为 S的 纸 圈 ， 共 匝 ， 在 匀 强 磁 场 B中 ， 以 角 速 度 匀 速 转 坳 ，其 转 轴 与 磁 场 方 向 垂 直 ， 则 当 线 圈 平 面 与 磁 场 方 向 平 行 时 ， 线 圈 两 端有 最 大 有 感 应 电 动 势 。如 图 所 示 ， 设 线 框 长 为 L
10、， 宽 为 d， 以 转 到 图 示 位 置 时 ， 边 垂 直 磁 场方 向 向 纸 外 运 动 ， 切 割 磁 感 线 ， 速 度 为 （ 圆 运 动 半 径 为 宽 边 d的 一 半 ）产 生 感 应 电 动 势， 端 电 势 高 于 端 电 势 。边 垂 直 磁 场 方 向 切 割 磁 感 线 向 纸 里 运 动 ， 同 理 产 生 感 应 电 动 热 势 。端 电 势 高 于 端 电 势 。边 ， 边 不 切 割 ， 不 产 生 感 应 电 动 势 ， 两 端 等 电 势 ， 则 输 出 端 M N电 动 势 为 。如 果 线 圈 匝 ， 则 ， M端 电 势 高 ， N端 电 势
11、低 。参 照 俯 示 图 ， 这 位 置 由 于 线 圈 长 边 是 垂 直 切 割 磁 感 线 ， 所 以 有 感 应电 动 势 最 大 值 ， 如 从 图 示 位 置 转 过 一 个 角 度 ， 则 圆 运 动 线 速 度 ， 在 垂直 磁 场 方 向 的 分 量 应 为 ， 则 此 时 线 圈 的 产 生 感 应 电 动 势 的 瞬 时 值 即 作最 大 值 .即 作 最 大 值 方 向 的 投 影 ， （ 是 线 圈 平 面 与 磁 场 方 向 的 夹 角 ） 。当 线 圈 平 面 垂 直 磁 场 方 向 时 ， 线 速 度 方 向 与 磁 场 方 向 平 行 ， 不 切 割磁 感 线
12、 ， 感 应 电 动 势 为 零 。总 结 ： 计 算 感 应 电 动 势 公 式 ：（ 是 线 圈 平 面 与 磁 场 方 向 的 夹 角 ） 。注 意 ： 公 式 中 字 母 的 含 义 ， 公 式 的 适 用 条 件 及 使 用 图 景 。 区 分 感 应 电 量 与 感 应 电 流 , 回 路 中 发 生 磁 通 变 化 时 , 由 于 感 应电 场 的 作 用 使 电 荷 发 生 定 向 移 动 而 形 成 感 应 电 流 , 在 内 迁 移 的 电 量 (感应 电 量 )为, 仅 由 回 路 电 阻 和 磁 通 量 的 变 化 量 决 定 , 与 发 生 磁 通 量 变 化 的 时
13、 间 无关 。 因 此 , 当 用 一 磁 棒 先 后 两 次 从 同 一 处 用 不 同 速 度 插 至 线 圈 中 同 一位 置 时 , 线 圈 里 聚 积 的 感 应 电 量 相 等 , 但 快 插 与 慢 插 时 产 生 的 感 应 电动 势 、 感 应 电 流 不 同 , 外 力 做 功 也 不 同 。 楞 次 定 律 ：1、 1834年 德 国 物 理 学 家 楞 次 通 过 实 验 总 结 出 ： 感 应 电 流 的 方 向 总是 要 使 感 应 电 流 的 磁 场 阻 碍 引 起 感 应 电 流 的 磁 通 量 的 变 化 。即 磁 通 量 变 化 感 应 电 流 感 应 电
14、流 磁 场 磁 通 量 变 化 。2、 当 闭 合 电 路 中 的 磁 通 量 发 生 变 化 引 起 感 应 电 流 时 ， 用 楞 次 定 律判 断 感 应 电 流 的 方 向 。楞 次 定 律 的 内 容 ： 感 应 电 流 的 磁 场 总 是 阻 碍 引 起 感 应 电 流 为 磁 通 量变 化 。楞 次 定 律 是 判 断 感 应 电 动 势 方 向 的 定 律 ， 但 它 是 通 过 感 应 电 流 方 向来 表 述 的 。 通 过 感 应 电 流 的 磁 场 方 向 和 原 磁 通 的 方 向 的 相 同 或 相 反 ，来 达 到 “ 阻 碍 ” 原 磁 通 的 “ 变 化 ”
15、即 减 或 增 。 。 这 样 一 个 复 杂 的 过程 ， 可 以 用 图 表 理 顺 如 下 ： （ 这 个 不 太 好 理 解 、 不 过 很 好 用 口 诀 ： 增 缩 减 扩 ， 来 拒 去 留 ）楞 次 定 律 也 可 以 理 解 为 ： 感 应 电 流 的 效 果 总 是 要 反 抗 （ 或 阻 碍 ） 产生 感 应 电 流 的 原 因 ， 即 只 要 有 某 种 可 能 的 过 程 使 磁 通 量 的 变 化 受 到 阻碍 ， 闭 合 电 路 就 会 努 力 实 现 这 种 过 程 ：（ 1） 阻 碍 原 磁 通 的 变 化 （ 原 始 表 述 ） ；（ 2） 阻 碍 相 对
16、运 动 ， 可 理 解 为 “ 来 拒 去 留 ” ， 具 体 表 现 为 ： 若 产生 感 应 电 流 的 回 路 或 其 某 些 部 分 可 以 自 由 运 动 ， 则 它 会 以 它 的 运 动 来阻 碍 穿 过 路 的 磁 通 的 变 化 ； 若 引 起 原 磁 通 变 化 为 磁 体 与 产 生 感 应 电 流的 可 动 回 路 发 生 相 对 运 动 ， 而 回 路 的 面 积 又 不 可 变 ， 则 回 路 得 以 它 的运 动 来 阻 碍 磁 体 与 回 路 的 相 对 运 动 ， 而 回 路 将 发 生 与 磁 体 同 方 向 的 运动 ；（ 3） 使 线 圈 面 积 有 扩
17、 大 或 缩 小 的 趋 势 ；（ 4） 阻 碍 原 电 流 的 变 化 （ 自 感 现 象 ） 。利 用 上 述 规 律 分 析 问 题 可 独 辟 蹊 径 ， 达 到 快 速 准 确 的 效 果 。 如 图 1所 示 ， 在 O点 悬 挂 一 轻 质 导 线 环 ， 拿 一 条 形 磁 铁 沿 导 线 环 的 轴 线 方 向 突然 向 环 内 插 入 ， 判 断 在 插 入 过 程 中 导 环 如 何 运 动 。 若 按 常 规 方 法 ， 应先 由 楞 次 定 律 判 断 出 环 内 感 应 电 流 的 方 向 ， 再 由 安 培 定 则 确 定 环 形 电流 对 应 的 磁 极 ， 由
18、 磁 极 的 相 互 作 用 确 定 导 线 环 的 运 动 方 向 。 若 直 接 从感 应 电 流 的 效 果 来 分 析 ： 条 形 磁 铁 向 环 内 插 入 过 程 中 ， 环 内 磁 通 量 增加 ， 环 内 感 应 电 流 的 效 果 将 阻 碍 磁 通 量 的 增 加 ， 由 磁 通 量 减 小 的 方 向运 动 。 因 此 环 将 向 右 摆 动 。 显 然 ， 用 第 二 种 方 法 判 断 更 简 捷 。应 用 楞 次 定 律 判 断 感 应 电 流 方 向 的 具 体 步 骤 ：（ 1） 查 明 原 磁 场 的 方 向 及 磁 通 量 的 变 化 情 况 ；（ 2） 根
19、 据 楞 次 定 律 中 的 “ 阻 碍 ” 确 定 感 应 电 流 产 生 的 磁 场 方 向 ；（ 3） 由 感 应 电 流 产 生 的 磁 场 方 向 用 安 培 表 判 断 出 感 应 电 流 的 方向 。 3、 当 闭 合 电 路 中 的 一 部 分 导 体 做 切 割 磁 感 线 运 动 时 ， 用 右 手 定 则可 判 定 感 应 电 流 的 方 向 。运 动 切 割 产 生 感 应 电 流 是 磁 通 量 发 生 变 化 引 起 感 应 电 流 的 特 例 ， 所以 判 定 电 流 方 向 的 右 手 定 则 也 是 楞 次 定 律 的 特 例 。 用 右 手 定 则 能 判
20、定的 ， 一 定 也 能 用 楞 次 定 律 判 定 ， 只 是 不 少 情 况 下 ， 不 如 用 右 手 定 则 判定 的 方 便 简 单 。 反 过 来 ， 用 楞 次 定 律 能 判 定 的 ， 并 不 是 用 右 手 定 则 都能 判 定 出 来 。 如 图 2所 示 ， 闭 合 图 形 导 线 中 的 磁 场 逐 渐 增 强 ， 因 为 看 不到 切 割 ， 用 右 手 定 则 就 难 以 判 定 感 应 电 流 的 方 向 ， 而 用 楞 次 定 律 就 很容 易 判 定 。（ “ 因 电 而 动 ” 用 左 手 ， “ 因 动 而 电 ” 用 右 手 ）59 互 感 自 感 涡
21、 流 互 感 ： 由 于 线 圈 A中 电 流 的 变 化 ， 它 产 生 的 磁 通 量 发 生 变 化 ， 磁 通量 的 变 化 在 线 圈 B中 激 发 了 感 应 电 动 势 。 这 种 现 象 叫 互 感 。 自 感 现 象 是 指 由 于 导 体 本 身 的 电 流 发 生 变 化 而 产 生 的 电 磁 感 应 现象 。 所 产 生 的 感 应 电 动 势 叫 做 自 感 电 动 势 。 自 感 系 数 简 称 自 感 或 电 感 ,它 是 反 映 线 圈 特 性 的 物 理 量 。 线 圈 越 长 , 单 位 长 度 上 的 匝 数 越 多 , 截面 积 越 大 , 它 的 自
22、 感 系 数 就 越 大 。 另 外 , 有 铁 心 的 线 圈 的 自 感 系 数 比没 有 铁 心 时 要 大 得 多 。自 感 现 象 分 通 电 自 感 和 断 电 自 感 两 种 , 其 中 断 电 自 感 中 “ 小 灯 泡 在 熄灭 之 前 是 否 要 闪 亮 一 下 ” 的 问 题 , 如 图 2所 示 , 原 来 电 路 闭 合 处 于 稳 定状 态 , L与 并 联 , 其 电 流 分 别 为 , 方 向 都 是 从 左 到 右 。 在 断 开 S的 瞬 间 ,灯 A中 原 来 的 从 左 向 右 的 电 流 立 即 消 失 , 但 是 灯 A与 线 圈 L构 成 一 闭
23、合 回路 , 由 于 L的 自 感 作 用 , 其 中 的 电 流不 会 立 即 消 失 , 而 是 在 回 路 中 逐 断 减 弱 维 持 暂 短 的 时 间 , 在 这 个 时 间内 灯 A中 有 从 右 向 左 的 电 流 通 过 , 此 时 通 过 灯 A的 电 流 是 从 开 始 减 弱 的 ,如 果 原 来 , 则 在 灯 A熄 灭 之 前 要 闪 亮 一 下 ; 如 果 原 来 , 则 灯 A是 逐 断 熄灭 不 再 闪 亮 一 下 。 原 来 哪 一 个 大 , 要 由 L的 直 流 电 阻 和 A的 电 阻 的 大 小来 决 定 , 如 果 , 如 果 。2、 由 于 线 圈
24、 （ 导 体 ） 本 身 电 流 的 变 化 而 产 生 的 电 磁 感 应 现 象 叫 自感 现 象 。 在 自 感 现 象 中 产 生 感 应 电 动 势 叫 自 感 电 动 势 。由 上 例 分 析 可 知 ： 自 感 电 动 势 总 量 阻 碍 线 圈 （ 导 体 ） 中 原 电 流 的 变化 。3、 自 感 电 动 势 的 大 小 跟 电 流 变 化 率 成 正 比 。 L是 线 圈 的 自 感 系 数 ， 是 线 圈 自 身 性 质 ， 线 圈 越 长 ， 单 位 长 度 上 的匝 数 越 多 ， 截 面 积 越 大 ， 有 铁 芯 则 线 圈 的 自 感 系 数 L越 大 。 单
25、 位 是 亨 利（ H） 。如 是 线 圈 的 电 流 每 秒 钟 变 化 1A， 在 线 圈 可 以 产 生 1V 的 自 感 电 动势 ， 则 线 圈 的 自 感 系 数 为 1H。 还 有 毫 亨 （ mH） ， 微 亨 （ H） 。涡 流 及 其 应 用1 变 压 器 在 工 作 时 ， 除 了 在 原 、 副 线 圈 产 生 感 应 电 动 势 外 ， 变 化的 磁 通 量 也 会 在 铁 芯 中 产 生 感 应 电 流 。 一 般 来 说 ， 只 要 空 间 有 变 化 的磁 通 量 ， 其 中 的 导 体 就 会 产 生 感 应 电 流 ， 我 们 把 这 种 感 应 电 流 叫
26、 做 涡流2 应 用 ：（ 1） 新 型 炉 灶 电 磁 炉 。（ 2） 金 属 探 测 器 ： 飞 机 场 、 火 车 站 安 全 检 查 、 扫 雷 、 探 矿 。60 交 变 电 流 描 述 交 变 电 流 的 物 理 量 和 图 象 一 、 交 流 电 的 产 生 及 变 化 规 律 ：（ 1） 产 生 ： 强 度 和 方 向 都 随 时 间 作 周 期 性 变 化 的 电 流 叫 交 流 电 。矩 形 线 圈 在 匀 强 磁 场 中 ， 绕 垂 直 于 匀 强 磁 场 的 线 圈 的 对 称 轴 作 匀 速转 动 时 ， 如 图 5 1所 示 ， 产 生 正 弦 （ 或 余 弦 ）
27、交 流 电 动 势 。 当 外 电 路闭 合 时 形 成 正 弦 （ 或 余 弦 ） 交 流 电 流 。图 5 1（ 2） 变 化 规 律 ：（ 1） 中 性 面 ： 与 磁 力 线 垂 直 的 平 面 叫 中 性 面 。线 圈 平 面 位 于 中 性 面 位 置 时 ， 如 图 5 2（ A） 所 示 ， 穿 过 线 圈 的 磁通 量 最 大 ， 但 磁 通 量 变 化 率 为 零 。 因 此 ， 感 应 电 动 势 为 零 。图 5 2当 线 圈 平 面 匀 速 转 到 垂 直 于 中 性 面 的 位 置 时 （ 即 线 圈 平 面 与 磁 力 线平 行 时 ） 如 图 5 2（ C） 所
28、 示 ， 穿 过 线 圈 的 磁 通 量 虽 然 为 零 ， 但 线 圈 平面 内 磁 通 量 变 化 率 最 大 。 因 此 ， 感 应 电 动 势 值 最 大 。（ 伏 ） （ N为 匝 数 ）（ 2） 感 应 电 动 势 瞬 时 值 表 达 式 ：若 从 中 性 面 开 始 ， 感 应 电 动 势 的 瞬 时 值 表 达 式 ： （ 伏 ） 如 图 52（ B） 所 示 。感 应 电 流 瞬 时 值 表 达 式 ： （ 安 ）若 从 线 圈 平 面 与 磁 力 线 平 行 开 始 计 时 ， 则 感 应 电 动 势 瞬 时 值 表 达 式为 ： （ 伏 ） 如 图 5 2（ D） 所 示
29、 。感 应 电 流 瞬 时 值 表 达 式 ： （ 安 ）二 、 表 征 交 流 电 的 物 理 量 ：（ 1） 瞬 时 值 、 最 大 值 和 有 效 值 ：交 流 电 在 任 一 时 刻 的 值 叫 瞬 时 值 。瞬 时 值 中 最 大 的 值 叫 最 大 值 又 称 峰 值 。交 流 电 的 有 效 值 是 根 据 电 流 的 热 效 应 规 定 的 ： 让 交 流 电 和 恒 定 直 流分 别 通 过 同 样 阻 值 的 电 阻 ， 如 果 二 者 热 效 应 相 等 （ 即 在 相 同 时 间 内 产生 相 等 的 热 量 ） 则 此 等 效 的 直 流 电 压 ， 电 流 值 叫
30、做 该 交 流 电 的 电 压 ，电 流 有 效 值 。正 弦 （ 或 余 弦 ） 交 流 电 电 动 势 的 有 效 值 和 最 大 值 的 关 系 为 ：交 流 电 压 有 效 值 ； 交 流 电 流 有 效 值 。注 意 ： 通 常 交 流 电 表 测 出 的 值 就 是 交 流 电 的 有 效 值 。 用 电 器 上 标 明的 额 定 值 等 都 是 指 有 效 值 。 用 电 器 上 说 明 的 耐 压 值 是 指 最 大 值 。（ 2） 周 期 、 频 率 和 角 频 率交 流 电 完 成 一 次 周 期 性 变 化 所 需 的 时 间 叫 周 期 。 以 T表 示 ， 单 位 是
31、秒 。交 流 电 在 1秒 内 完 成 周 期 性 变 化 的 次 数 叫 频 率 。 以 f表 示 ， 单 位 是 赫兹 。周 期 和 频 率 互 为 倒 数 ， 即 。我 国 市 电 频 率 为 50赫 兹 ， 周 期 为 0.02秒 。角 频 率 ： 单 位 ： 弧 度 /秒交 流 电 的 图 象 ：图 象 如 图 5 3所 示 。图 象 如 图 5 4所 示 。 61。 正 弦 交 变 电 流 的 函 数 表 达 式 u=Umsin ti=Imsin t62 电 感 和 电 容 对 交 变 电 流 的 影 响 电 感 对 交 变 电 流 有 阻 碍 作 用 ， 阻 碍 作 用 大 小
32、用 感 抗 表 示 。低 频 扼 流 圈 ， 线 圈 的 自 感 系 数 很 大 ， 作 用 是 “ 通 直 流 ， 阻 交流 ” ；高 频 扼 流 圈 ， 线 圈 的 自 感 系 数 很 小 ， 作 用 是 “ 通 低 频 ， 阻 高频 ” 电 容 对 交 变 电 流 有 阻 碍 作 用 ， 阻 碍 作 用 大 小 用 容 抗 表 示耦 合 电 容 ， 容 量 较 大 ， 隔 直 流 、 通 交 流高 频 旁 路 电 容 ， 容 量 很 小 ， 隔 直 流 、 阻 低 频 、 通 高 频63 变 压 器 变 压 器 是 可 以 用 来 改 变 交 流 电 压 和 电 流 的 大 小 的 设
33、备 。理 想 变 压 器 的 效 率 为 1， 即 输 入 功 率 等 于 输 出 功 率 。 对 于 原 、 副 线圈 各 一 组 的 变 压 器 来 说 （ 如 图 5 6） ， 原 、 副 线 圈 上 的 电 压 与 它 们 的匝 数 成 正 。即 因 为 有 ， 因 而 通 过 原 、 副 线 圈 的 电 流 强 度 与 它 们 的 匝 数 成 反 比 。即 注 意 ： 1 理 想 变 压 器 各 物 理 量 的 决 定 因 素输 入 电 压 U1决 定 输 出 电 压 U2， 输 出 电 流 I2决 定 输 入 电 流 I1， 输 入 功率 随 输 出 功 率 的 变 化 而 变 化
34、 直 到 达 到 变 压 器 的 最 大 功 率 （ 负 载 电 阻 减小 ， 输 入 功 率 增 大 ； 负 载 电 阻 增 大 ， 输 入 功 率 减 小 ） 。2 一 个 原 线 圈 多 个 副 线 圈 的 理 想 变 压 器 的 电 压 、 电 流 的 关 系U1:U2:U3: =n1:n2:n3: I1n1=I2n2+I3n3+因 为 ， 即 ， 所 以 变 压 器 中 高 压 线 圈 电 流 小 ， 绕 制 的 导 线 较 细 ， 低电 压 的 线 圈 电 流 大 ， 绕 制 的 导 线 较 粗 。上 述 各 公 式 中 的 I、 U、 P均 指 有 效 值 ， 不 能 用 瞬 时
35、 值 。（ 3） 电 压 互 感 器 和 电 流 互 感 器电 压 互 感 器 是 将 高 电 压 变 为 低 电 压 ， 故 其 原 线 圈 并 联 在 待 测 高 压电 路 中 ； 电 流 互 感 器 是 将 大 电 流 变 为 小 电 流 ， 故 其 原 线 圈 串 联 在 待 测的 高 电 流 电 路 中 。（ 二 ） 解 决 变 压 器 问 题 的 常 用 方 法思 路 1 电 压 思 路 。 变 压 器 原 、 副 线 圈 的 电 压 之 比 为 U1/U2=n1/n2；当 变 压 器 有 多 个 副 绕 组 时 U1/n1=U2/n2=U3/n3= 思 路 2 功 率 思 路 。
36、 理 想 变 压 器 的 输 入 、 输 出 功 率 为 P入 =P出 ，即 P1=P2； 当 变 压 器 有 多 个 副 绕 组 时 P1=P2+P3+ 思 路 3 电 流 思 路 。 由 I=P/U知 ， 对 只 有 一 个 副 绕 组 的 变 压 器有 I1/I2=n2/n1； 当 变 压 器 有 多 个 副 绕 组 时 n1I1=n2I2+n3I3+ 思 路 4 （ 变 压 器 动 态 问 题 ） 制 约 思 路 。（ 1） 电 压 制 约 ： 当 变 压 器 原 、 副 线 圈 的 匝 数 比 （ n1/n2） 一 定时 ， 输 出 电 压 U2由 输 入 电 压 决 定 ， 即 U
37、2=n2U1/n1， 可 简 述 为 “ 原 制 约副 ” .（ 2） 电 流 制 约 ： 当 变 压 器 原 、 副 线 圈 的 匝 数 比 （ n1/n2） 一 定 ，且 输 入 电 压 U1确 定 时 ， 原 线 圈 中 的 电 流 I1由 副 线 圈 中 的 输 出 电 流 I2决定 ， 即 I1=n2I2/n1， 可 简 述 为 “ 副 制 约 原 ” .（ 3） 负 载 制 约 ： 变 压 器 副 线 圈 中 的 功 率 P2由 用 户 负 载 决定 ， P2=P负 1+P负 2+ ； 变 压 器 副 线 圈 中 的 电 流 I2由 用 户 负 载 及 电 压 U2确 定 ， I2
38、=P2/U2； 总 功 率 P总 =P线 +P2.动 态 分 析 问 题 的 思 路 程 序 可 表 示 为 ：U1P1思 路 5 原 理 思 路 。 变 压 器 原 线 圈 中 磁 通 量 发 生 变 化 ， 铁 芯 中 / t相 等 ； 当 遇 到 “ ” 型 变 压 器 时 有 1/ t= 2/ t+ 3/ t，此 式 适 用 于 交 流 电 或 电 压 （ 电 流 ） 变 化 的 直 流 电 ， 但 不 适 用 于 稳压 或 恒 定 电 流 的 情 况 .64 电 能 的 输 送 由 于 送 电 的 导 线 有 电 阻 ， 远 距 离 送 电 时 ， 线 路 上 损 失 电 能 较 多 。在 输 送 的 电 功 率 和 送 电 导 线 电 阻 一 定 的 条 件 下 ， 提 高 送 电 电 压 ， 减小 送 电 电 流 强 度 可 以 达 到 减 少 线 路 上 电 能 损 失 的 目 的 。线 路 中 电 流 强 度 I和 损 失 电 功 率 计 算 式 如 下 ：注 意 ： 送 电 导 线 上 损 失 的 电 功 率 ， 不 能 用 求 ， 因 为 不 是 全 部 降 落 在 导线 上 。
