变压器电能的输送

重点、难点
考点及考试要求
1.变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系 2。变压器的应用
教学内容 一、理想变压器 1、构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器． 2、作用：在输送电能的过程中改变电压． 3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象． （互感） ． 4、理想变压器的理想化条件及其规律． 在理想变压器的原线圈两端加交变电压 U1 后， 由于电磁感应的原因， 原、
2
△U，△p R 电源
2
U,p
用户
U′，p′
U t R
1、 减小时间 t
L 减小导线长度 L，减小电阻率（铜和铝）增大截面积 s s p 2 2 3、 减小电流，提高输出电压 p I R ( ) R ，⊿p 与输出电压 U 平方反比 U
2、 减小电阻 R . C．其他方面的能量损失—输电线上的电压损失，除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。 【例 5】 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为 P=500kW，当使用 U=5kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数 相差 4800 度。求：⑴这时的输电效率η 和输电线的总电阻 r。⑵若想使输电效率提高到 98%，又不 改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？
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龙文教育学科教师辅导讲义
教师：
课 题
学生：
时间:2011 年 1 月 变压器
日
段
电能的输送
教 学 目 标
1．了解变压器的基本构造，知道变压器为什么能够改变交流电压。和实际变 压器的区别。 2，变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系。 3．常见的变压器类型及其应用。 4．体验科学探究过程，提高实验设计与分析论证能力。 重点：变压器 难点：电能的输送
7．如图 13-2-6 所示，L1 和 L2 是高压输电线，利用甲、乙可以测输电线路电压和电流。若已知甲的原 副线圈匝数比为 1000：1，乙的原副线圈匝数比为 1：l00，并且已知加在电压表两端的电压为 220V， 通过电流表的电流为 10A，则 （ ） A．甲是电压互感器 B．乙是电流互感器 8 C．输电线的输送功率为 2.2×l0 W 4 D．输电线的输送功率为 2.2×10 W 13-2-6
【例 2】在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如 下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是
零线 火线 火线 零线 零线 火线 零线 火线
A
A.
A
B.
A
C.
A
D.
【例 3】如图，为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头， U1 为加在原线圈 两端的电压，I1 为原线圈中的电流强度，则（ ） A.保持 U1 及 P 的位置不变，K 由 a 合到 b 时，I1 将增大 B.保持 U1 及 P 的位置不变，K 由 b 合到 a 时，R 消耗的功率减小 C.保持 U1 不变，K 合在 a 处，使 P 上滑，I1 将增大 D.保持 P 的位置不变，K 合在 a 处，若 U1 增大，I1 将增大
变压器的电压变化规律为
U 1 n1 U 2 n2
P2 ，而 P1 I1U 1 ， P2 I 2U 2
I 1 n2 ，由此可见：理想变压器的理想化条件一 I 2 n1
在此基础上再忽略变压器自身的能量损失 （一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分， 分别俗称为“铜损”和“铁损”，有 P ） 1
于是又得理想变压器的电流变化规律为 U 1 I 1 U 2 I 2 ,
般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损 耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别． ） 二、变压器的物理量变化的规律 1、电压规律
U1 U 2 n1 n2
理解： （1）U1 由电源决定，U2 随 U1 和 n 的变化而变化，副线圈相当于一个新电源 （2）U / n 表示单匝线圈的电压。 （类比于砌墙）
13-2-3
13-2-4
5．在微波炉是人类为解决人类在太空中生活需要加热食品发明的新型炉灶，现在这种炉灶已经走进了 寻常百姓家，微波炉中的变压系统中有如图 13-2-5 所示的变压器，当原线圈绕组 n1 上加 220V、50HZ 的正弦交流电压时，在副线圈绕组 n2 上产生了 3.4V 的低压交变电压，在另一副 线圈绕组 n3 上产生 2000V 的高压交变电压，若微波炉中的变压器可以视为理想 n2 变压器，则其原、副线圈绕组中的下列物理量一定相等的是（ ） ①交流电的频率; ②交变磁通量的最大值; ③交流电的传播速度; ④交变磁通 n1 n3 量的变化量; ⑤交流电的最大值; ⑥交流电的周期; ⑦电功率 A．①③⑤⑥⑦ B。①②③④⑦ C。①②④⑥⑦ D。②③④⑤⑥ 13-2-5 6．小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的 升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降低电压后再输送 至各用户.设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致（ ） A．升压变压器初级线圈中的电流变小 B．升压变压器次级线圈两端的电压变小 C．高压输电线路的电压损失变大 D．降压变压器次级线圈两端的电压变小
4
）
13-2-2
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中小学 1 对 1 课外辅导专家 3．如图 13-2-3 所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡 L1、L2 和 L3，输电线的等效电 阻为 R，原线圈接有一个理想的电流表．开始时开关 S 接通，当 S 断开时，以下说法正确的是（ ） A．原线圈两端 P、Q 间的输入电压减小 B．等效电阻 R 上消耗的功率变大 C．原线圈中电流表示数变大 D．灯泡 L1 和 L2 变亮 4．下列各图是电子技术中的常用电路，其中乙图中的电容器的电容 C 较小，丙图中的电容器的电容 C 较大．a、b 是部分电路的输入端，其中输入的高频成分用“～～”表示，低频成分用“～”表示，直流 成分用“—”表示．关于负载电阻 R 中得到的电流特征，下列说法中正确的是（ ） A．图甲中 R 得到的是交流成分 B．图乙中 R 得到的是高频成分 C．图乙中 R 得到的是低频成分 D．图丙中 R 得到的是直流成分
（2）
U1 I1 U 2 I 2 U 3 I 3 U U U 令 1 2 3 k n1 n2 n3
..n1 I1 n2 I 2 n3 I 3
U1 I1
U2 I2 U3I3
U1 I1 U2 I2 U3 I3
【例 1】 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为 n1=1760 匝、n2=288 匝、n3=800 0 匝， 电源电压为 U1=220V。n2 上连接的灯泡的实际功率为 36W，测得初级线圈的电流为 I1=0.3A，求通过 n3 的负载 R 的电流 I3。 n2 L 220V n1 n3 R
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中小学 1 对 1 课外辅导专家 【例 4】 一台理想变压器原线圈匝数 n1=1100 匝， 两个副线圈的匝数分别是 n2=60 匝，n3=600 匝，若通过两个副线圈中的电流强度分别是 I2=1 A，I3=4 A，求原 线圈中的电流强度.
三、远距离输电 A、明确物理量 电源的输出电压 U，输出功率 p 导线上损失电压△U，损失功率△p 用户得到的电压 U′，得到的功率 p′ B．怎样减少电能损失 Q I Rt UIt
E 副线圈中都将产生感应电动势， 根据法拉第电磁感应定律有： 1 n1
1 ， t
2 ，忽略原、副线圈内阻，有 U1＝E1 ，U2＝E2，另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏 t 磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 1 2 由此便可得理想 E 2 n2
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中小学 1 对 1 课外辅导专家 8．某发电厂原来用 11kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到 220kV 输电，输送的电 功率都是 P，若输电线路的电阻为 R，则下列说法中正确的是（ ） A．据公式 I P U ，提高电压后输电线上的电流降为原来的 1/20 B．据公式 I U P ，提高电压后输电线上的电流增为原来的 20 倍 C．据公式 P I R ，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的 1/400
理解： R 增大，I2 减小，p2 减小，p1 减小，I1 减小 n2 增加，U2 增加，随 I2 地变化而变化 4、 多组副线圈 （1）无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有
U1 U 2 U 3 （类比：砌墙） n1 n2 n3
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中小学 1 对 1 课外辅导专家 2、功率规律 U1 I1 U 2 I 2 理解： （1）理想变压器只传递能量，不消耗能量 （2）p1 随 p2 的变化而变化，但 p1 不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类 比：银行出纳） 3、电流规律 ..
I1 n2 I 2 n1
13.2
变压器 电能的输送
1．如图 13-2-1 所示是一台理想自耦变压器，在 a、b 之间接正弦交流电，A、V 分别为理想交流电流 表和交流电压表。若将调压端的滑动头 P 向上移动，则 A．电压表 V 的示数变大 P B．变压器的输出功率变大 a A V R C．电流表 A 的示数变小 U～ D．电流表 A 的示数变大 b 2．如图 13-2-2 所示，一理想变压器原线圈匝数 n1=1100 匝，副线圈匝 13-2-1 数 n2=220 匝， 交流电源的电压 u= 220 2 sin(100 t ) V， 电阻 R=44Ω， 电压表、电流表均为理想电表，则下列说法错误的是（ ．． A．交流电的频率为 50Hz B．电流表 A1 的示数为 0.2A C．电流表 A2 的示数约为 1.4A D．电压表的示数为 44V