【知识点详解】
1. 变压器的基本原理:变压器利用电磁感应原理,通过改变原、副线圈的匝数比例来调整电压等级。在理想变压器中,无能量损失,功率在原、副线圈间保持不变。
2. 原、副线圈电压比例:理想变压器原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比,即 U1/U2 = n1/n2。例如,在题目中,由于一个灯泡正常发光,说明原线圈的电压U1和副线圈的电压U2的关系是 U1 = 2U2,所以原、副线圈的匝数比为2:1。
3. 交流电的频率和电压有效值:交流电的频率由电源决定,一般电网频率为50 Hz。电压有效值是交流电压瞬时值平方的平均值的平方根,例如,发电机输出交流电的电压有效值可以通过最大值Um除以√2得到。
4. 远距离输电:输电线路中的功率损失主要由电流的平方和输电线的电阻决定,即P损=I^2R。如果用户用电器的总电阻增大,电流会减小,导致输电线上损失的功率减少。
5. 电流互感器的作用:电流互感器用于将高压电流转换为低压电流,以便于测量。其工作原理是利用变压器原理,原、副线圈电流与匝数成反比,即I1/I2=n2/n1。在题中,ab侧电流小于cd侧,表明ab侧应接在高压侧,cd侧接在测量仪表侧。
6. 自耦变压器:自耦变压器的原、副线圈共用同一线圈的一部分,可以实现电压的调节。在升压式自耦变压器中,输出电压最大时,负载R上的功率与原线圈电流有效值有关,可以计算得到输出电压和原线圈电流。
7. 电功率与电压、电流的关系:功率P=UI,其中U是电压,I是电流。在变压器电路中,原、副线圈的功率平衡,即P1=P2。
8. 电压表和电流表的读数:理想变压器电路中,电压表测量的是原线圈或副线圈的电压,电流表测量的是通过相应线圈的电流。在给定的例子中,两个6W灯泡并联,总电流为1A,对应于副线圈的电流,原线圈电流会是副线圈电流的1/20,而原线圈电压会是副线圈的20倍。
总结:本部分内容涉及了变压器的工作原理,包括电压、电流、功率的关系,以及远距离输电、电流互感器和自耦变压器的应用,同时涵盖了交流电的基本概念,如频率、电压有效值。这些都是高中物理教学中的重要知识点,对于理解电力系统和电子设备的工作原理至关重要。