【知识点详解】
1. 变压器的基本原理:变压器是基于电磁感应原理工作的,通过改变原线圈和副线圈的匝数比例来调整电压。原线圈输入交流电压,副线圈输出相应电压,匝数比等于电压比。
2. 升压/降压变压器的判断:如果原线圈电压高于副线圈电压,该变压器为降压变压器;反之,如果原线圈电压低于副线圈电压,则为升压变压器。在例题中提到的变压器,因为输入220V,输出12V,所以是降压变压器。
3. 理想变压器的特点:理想变压器不考虑损耗,输入功率等于输出功率,即P入=P出,且没有磁损和铜损。匝数比n1:n2=U1:U2。
4. 交流电压的最大值与有效值:交流电压的最大值Um=√2U(其中U为有效值),周期T=1/f,频率f=1/T。
5. 变压器的效率与功率计算:对于理想变压器,输入功率P1=I1U1,输出功率P2=I2U2,且P1=P2。若考虑电阻损失,P损=I2R,总功率P=P1+P损。
6. 远距离输电:为了减少输电线上的能量损耗(主要表现为热损耗P损=I2R),通常采用高压输电、减小电阻或减小电流的方法。远距离输电时,通常使用升压变压器将电压提高,降低电流,从而减小线路损耗。
7. 电流互感器的作用:电流互感器用于测量高电压下的电流,它的一侧(原边)接入高压线路,另一侧(副边)连接电流表,副边的电流小于原边电流,使得电流表可以安全地测量高压线路的电流。
8. 电流互感器的匝数比与电流比:电流互感器的原、副边电流之比等于它们的匝数之反比,即I2/I1=n1/n2,这里的I2是副边电流,I1是原边电流,n1和n2分别是原边和副边的匝数。
9. 交流电流的函数表达式:正弦交流电的电流表达式通常为i=Im*sin(ωt+φ),其中Im是电流的最大值,ω是角频率,t是时间,φ是初相位。
本节内容主要涵盖了变压器的基本概念、工作原理、电压电流关系、理想变压器的特点、交流电压与电流的性质、远距离输电策略以及电流互感器的应用。这些知识点对于理解电力系统中的电压转换和电流测量至关重要,也是高考物理中常考的热点问题。