變壓器 電能的輸送 習(xí)題課.ppt

高二物理組杜士迎 一 變壓器原理 變壓器遠(yuǎn)距離輸電習(xí)題課 1 變壓器的構(gòu)造 2 變壓器的工作原理 3 變壓器的變壓比 4 變壓器的變流比 5 幾種常用的變壓器 二 遠(yuǎn)距離輸電 高二物理組杜士迎 喜歡是學(xué)習(xí)的第一動(dòng)力 高二物理組杜士迎 1 變壓器的構(gòu)造 變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的 一個(gè)線圈跟電源連接 叫原線圈 也叫初級(jí)線圈 另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接 叫副線圈 也叫次級(jí)線圈 兩個(gè)線圈都是用絕緣導(dǎo)線繞制成的 鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成 高二物理組杜士迎 2 變壓器的工作原理 是利用電磁感應(yīng)原理工作的 稱為互感 因此變壓器只能改變交流電壓 而不能改變恒定電壓 注意 變壓器的原線圈如加的是干電池 蓄電池或勻速切割的導(dǎo)體棒時(shí) 副線圈兩端的電壓為零 思考1 高二物理組杜士迎 3 變壓器的變壓比 U1 U2 n1 n2 推廣 U1 n1 U2 n2 U3 n3 k 理想變壓器原副線圈的端電壓跟匝數(shù)成正比 當(dāng)n2 n1時(shí) U2 U1 變壓器使電壓升高 這種變壓器叫做升壓變壓器 當(dāng)n2 n1時(shí) U2 U1 變壓器使電壓降低 這種變壓器叫做降壓變壓器 例1 思考2 高二物理組杜士迎 4 變壓器的變流比 理想變壓器的輸入的電功率I1U1等于輸出的電功率I2U2 即 I1U1 I2U2 由U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1 可見(jiàn) 變壓器工作時(shí) 原線圈和副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比 高壓線圈匝數(shù)多而通過(guò)的電流小 可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制 低壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大 應(yīng)用較粗的導(dǎo)線繞制 注意 上式只對(duì)僅有一個(gè)副線圈時(shí)適用 若有兩個(gè)及以上副線圈時(shí) 必須由輸入的電功率等于輸出的電功率計(jì)算 即 I1U1 I2U2 I3U3或n1I1 n2I2 n3I3推廣 例2 例3 思考3 例5 高二物理組杜士迎 a 自耦變壓器 特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈 如果把整個(gè)線圈作原線圈 副線圈只取線圈的一部分 就可以降低電壓 圖甲 如果把線圈的一部分作原線圈 整個(gè)線圈作副線圈 就可以升高電壓 圖乙 b 調(diào)壓變壓器 就是一種自耦變壓器 它的構(gòu)造如圖所示 線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上 AB之間加上輸入電壓U1 移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2 高二物理組杜士迎 1 減少輸電中的功率損失可以有兩種方法 P損 I2R 1 一種方法是 減小電阻 在電線長(zhǎng)度L一定的情況下 應(yīng)當(dāng)選用電阻率小 橫截面積大的導(dǎo)線 2 另一種方法是 提高輸電的電壓U 減小電流I 減小輸電導(dǎo)線中的電流 在導(dǎo)線電阻不變的條件下 電流如果減小到原來(lái)的百分之一 功率損失 P I2R就減小到原來(lái)的萬(wàn)分之一 2 減小輸電線路上的電壓損失也有兩種方法 U損 IR 1 一種是增大輸電導(dǎo)線的截面積以減小電阻 2 另一種是減小輸電電流 在輸送電功率不變的前提下 必須提高輸電電壓 通過(guò)以上分析 我們看到 無(wú)論從減小輸電中的功率損失 還是從減小電壓損失方面看 都要求提高輸電電壓 減小輸電電流 二 遠(yuǎn)距離輸電 高二物理組杜士迎 遠(yuǎn)距離輸送電示意圖 高二物理組杜士迎 遠(yuǎn)距離輸送電電路圖 U4 U1 R線 U2 U3 例4 高二物理組杜士迎 思考 上 下棒做勻速向右 加速向右 減速向右過(guò)程中電流表的示數(shù)與方向怎樣 思考1 高二物理組杜士迎 例1 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為4 1 若在原線圈上加u 400sin100 t V 的交流電壓 則在副線圈兩端的電壓表測(cè)得的電壓為 A 100V B 100V C 1600VD 1600V B 變壓器的U I均為有效值 高二物理組杜士迎 例2 如圖所示 有一理想變壓器 原線圈匝數(shù)為n1 兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3 原副線圈的電壓分別為U1 U2 U3 電流分別為I1 I2 I3 兩個(gè)副線圈負(fù)載電阻的阻值未知 下列結(jié)論中 正確的是 A U1 U2 n1 n2 U2 U3 n2 n3 B I1 I3 n3 n1 I1 I2 n2 n1 C n1I1 n2I2 n3I3 D I1U1 I2U2 I3U3 ACD 變壓器應(yīng)用的三原理 高二物理組杜士迎 思考2 圖 甲 乙 兩電路中 當(dāng)a b兩端與e f兩端分別加上220V的交流電壓時(shí) 測(cè)得c d間與g h間的電壓均為110V 若分別在c d兩端與g h兩端加上110V的交流電壓 則a b間與e f間的電壓分別為V和V 若分別在c d兩端與g h兩端加上110V的恒定電壓 則a b間與e f間的電壓分別為V和V d 110 220 110 0 高二物理組杜士迎 例3 如圖 理想變壓器的次級(jí)串3只燈泡 初級(jí)串1只燈泡 四只燈泡型號(hào)相同 若四只都正常發(fā)光 變壓器的變壓比為 1 1 對(duì)原副線圈的地位的認(rèn)識(shí) 高二物理組杜士迎 思考3 如圖是一個(gè)理想變壓器的電路圖 若A B兩點(diǎn)接交流電壓U時(shí) 五個(gè)相同的燈泡均正常發(fā)光 則原 副線圈的匝數(shù)比為 A 5 1B 1 5C 4 1D 1 4 解 設(shè)燈泡正常發(fā)光的電流為I 則原 副線圈的電流分別為I和4I 如圖示 所以原 副線圈的匝數(shù)比為4 1 C 高二物理組杜士迎 思考3 在繞制變壓器時(shí) 某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上 當(dāng)通以交變電流時(shí) 每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈 另一半通過(guò)中間的臂 已知線圈1 2的匝數(shù)之比n1 n2 2 1 在不接負(fù)載的情況下 A 當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí) 線圈2輸出電壓為110VB 當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí) 線圈2輸出電壓為55VC 當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí) 線圈1輸出電壓為220VD 當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí) 線圈1輸出電壓為110V 真正的理解原理 高二物理組杜士迎 分析 因?yàn)槔硐胱儔浩髟?副線圈電壓之比 U1 U2 等于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比 E1 E2 每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過(guò)另一線圈 所以當(dāng)從線圈1輸入電壓U1 220V時(shí) 由 答 B D 當(dāng)從線圈2輸入電壓U2 110V時(shí) 同理由 高二物理組杜士迎 例4 某發(fā)電機(jī)輸出功率P 100千瓦 發(fā)電機(jī)端電壓U 500伏 向遠(yuǎn)距離輸電的輸電線總電阻R 10歐 現(xiàn)要求輸電損耗為5 用戶得到的電壓恰好為220伏 則 畫(huà)出輸電線路的示意圖 求出所用的變壓器的原副線圈匝數(shù)比 解 線路上損耗的功率為P 5000W P I22R 電流為I2 25A 線路上的電壓為U I2R 200V U2 P I2 100000 25 4000V n1 n2 U1 U2 1 4 U3 U2 U 3800V U4 220V n3 n4 U3 U4 190 11 高二物理組杜士迎 15V 5V 例5 如圖所示 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比N1 N2 N