第2講變壓電能的輸送

1、第 2 講 變壓器 電能的輸送考點(diǎn) 1理想變壓器1構(gòu)造由一個閉合鐵芯、原線圈及副線圈組成 圖 11212工作原理：在同一鐵芯上的磁通量的變化率處處相同3理想變壓器中的參數(shù)關(guān)系沒有漏磁和發(fā)熱損失(即沒有能量損失)的變壓器叫理想變壓器(1)電壓關(guān)系：在同一鐵芯上只有一組副線圈時：當(dāng)有幾組副線圈時：(2)功率關(guān)系：對于理想變壓器不考慮能量損失，總有 p 入p 出當(dāng)只有一組副線圈時，i1u1i2u2，得(3)電流關(guān)系當(dāng)有多組副線圈時：i1u1i2u2i3u3，得 i1n1i2n2i3n3.4注意事項(xiàng)(1)變壓器能改變交變電流電壓，但不能改變恒定電流(直流電)的電壓如果原線圈接上直流電，則副線圈輸出電壓

2、為零(2)變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，用較細(xì)的導(dǎo)線繞制，變壓器的低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，用較粗的導(dǎo)線繞制(3)副線圈上的電流電壓和原線圈上電流電壓一樣也是交變的，且頻率相同(4)三個決定輸入電壓決定輸出電壓，當(dāng)輸入電壓不變時，不論負(fù)載是否變化，輸出電壓不變輸出電流決定輸入電流，輸入電流隨輸出電流的增大而增大，隨輸出電流的減小而減小輸出功率決定輸入功率，輸入功率隨輸出功率的變化而變化當(dāng)負(fù)載為空載時，輸入功率為零1(雙選)(2011 年汕頭一模)如圖 1122 甲，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比 n1 n211 5，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓 u 隨時間 t 的變化規(guī)律如圖乙

3、所示，副線圈僅接入一個 10 的電阻則( )圖 1122答案：ac2(雙選)一理想變壓器的原線圈連接一只電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭 q 調(diào)節(jié)，如圖 1123 所示在副線圈上連接了定值電阻 r0 和滑動變阻器 r，p 為滑動變阻器的滑動觸頭原線圈兩端接在電壓為 u 的交流電源上則( )圖 1123a保持 q 的位置不動，將 p 向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大b保持 q 的位置不動，將 p 向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小c保持 p 的位置不動，將 q 向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大d保持 p 的位置不動，將 q 向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小bc 知，副線圈解析：根據(jù)理想變壓器原副線圈上

4、電壓、電流決定關(guān)系知：在輸入電壓 u1 不變的情況下，u2不變當(dāng)保持 q 的位置不動，滑動頭 p 向上滑動時，副線圈上的電阻增大，電流減小，故輸入電流 i1 亦隨著減小，即電流表的示數(shù)變小，a 錯誤 b 正確；當(dāng)保持 p 的位置不動，將 q 向上滑動時,由 u1 n1 u2 n2上匝數(shù)增大，引起副線圈上電壓增大，即副線圈上電流增大，故原線圈上的電流亦隨著增大，故電流表的示數(shù)增大，c 正確，d 錯誤考點(diǎn) 2遠(yuǎn)距離輸電1減小損耗的方法發(fā)電機(jī)的輸出功率為一定值，pui，在遠(yuǎn)距離輸電的過程中，有相當(dāng)一部分能量損耗在輸電線上，設(shè)輸電線的電阻為 r，則損耗的電能，即轉(zhuǎn)化為熱能的部分為 qi2rt，電勢功率

5、為 p熱p 損i2r，要減小損耗有兩種方法：(1)減小電阻：減小電阻率，現(xiàn)有的導(dǎo)線多為鋁導(dǎo)線，可改為銅，但價格太高；減小距離，不可能；增大面積，有局限性，并且耗費(fèi)材料(2)減小電流：在輸出功率不變的情況下，要減小電流，必須提高 u，即需采用高壓輸電2遠(yuǎn)距離輸電的經(jīng)典模型(如圖 1124)圖 11243遠(yuǎn)距離輸電的三組關(guān)系及兩種損耗如下：(3)電功率關(guān)系：p1p2，p3p4，p2prp3(4)兩種損耗：功率損耗 pri2rr，輸送電壓損耗 uirru2u3.4注意(1)輸入電壓及匝數(shù)比決定輸出電壓只有負(fù)載變化時，輸出電壓保持不變(2)輸出的功率、電流決定輸入的功率、電流，故負(fù)載變化會引起輸入功率

6、的變化3(單選)(2011 年廣州一模)圖 1125 是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，下列說法正確的是()a圖 1125aa 是升壓變壓器，b 是降壓變壓器ba 是降壓變壓器，b 是升壓變壓器ca 的輸出電壓等于 b 的輸入電壓da 的輸出電壓等于輸電線上損失的電壓4電站的輸出功率 p104 kw，輸出電壓 u14 kv，通過理想變壓器升壓后向遠(yuǎn)處供電已知輸電導(dǎo)線的總電阻為 r 10 ，輸電線路損失的功率為輸出功率的 4%，求變壓器的匝數(shù)比解：發(fā)電站的輸出電流i1pu11074103a2.5103 a 電線路損失的功率 p損4%pi22r 則 i24%pr4%10710a2102 a 變壓器的匝數(shù)比n1

7、n2i2i121022.5103225. 【例 1】(雙選)(2009 年廣東卷)圖 1126 為遠(yuǎn)距離高壓輸)電的示意圖關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，下列表述正確的是(圖 1126熱點(diǎn) 變壓器及遠(yuǎn)距離輸電a減小輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失b高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗c在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小d高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好電線的橫截面積，會增大輸電線的電阻，則增大了輸電線上的功率損耗，a 錯誤；由 pui 來看在輸送功率一定的情況下，輸送電壓 u 越大，輸出電流越小，則功率損耗越小，b 正確；若輸送電壓一定，輸

8、送功率越大，則電流 i 越大，電路中損耗的電功率越大，c 錯誤；輸送電壓并不是電壓越高越好，因?yàn)殡妷涸礁?，對于安全和技術(shù)的要求越高，d 正確答案：bd根據(jù)功率損失的表達(dá)式pi2r 可知，要減少輸電線上的功率損失，有兩種方法：其一是減小輸電線的電阻；其二是減小輸電電流在輸電功率一定的條件下，根據(jù) pui 可知，要減小輸電線中的電流 i，必須提高輸電電壓 u，這就是采用高壓輸電的道理解決遠(yuǎn)距離輸電問題時，應(yīng)先畫出輸送電路圖，然后以變壓器鐵芯為界，分成幾個獨(dú)立的閉合電路，應(yīng)用歐姆定律等有關(guān)公式分析各自的電流、電壓和功率關(guān)系各獨(dú)立回路之間可通過變壓器的 n1：n2 u1：u2 i2/i1 及理想變壓器

9、 p1p2 等聯(lián)系起來1(雙選)(2010 年東莞模擬)2008 年 1 月 10 日開始的低溫雨雪冰凍造成我國部分地區(qū)嚴(yán)重災(zāi)害，其中高壓輸電線因結(jié)冰而損毀嚴(yán)重此次災(zāi)害牽動億萬人的心為消除高壓輸電線上的凌冰，有人設(shè)計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰若在正常供電時，高壓線上送電電壓為 u，電流為 i，熱耗功率為p；除冰時，輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?9p，則除冰時(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變()a輸電電流為 3ic輸電電壓為 3ub輸電電流為 9iad易錯點(diǎn)：變壓器的應(yīng)用【例 1】圖 1127 中，降壓變壓器的變壓系數(shù)是 3，即初級線圈匝數(shù)與次級線圈的匝數(shù)之比是 3.初級線圈的輸入電壓是

10、660 v，次級線圈的電阻為 0.2 ，這臺變壓器供給 100 盞“220 v,60 w”的電燈用電求：(1)空載時次級線圈的路端電壓和輸出功率；(2)接通時次級線圈的路端電壓；(3)每盞燈的實(shí)際功率圖 1127 理解能力的高低表現(xiàn)在把握文字的物理意義上題文中說“次級線圈的電阻為0.2 ”可見文中所述的變壓器有內(nèi)耗，不是理想變壓器類比直流電路的知識，可從兩條路去求路端電壓，ueir(電源電動勢減去內(nèi)電壓)，或者用歐姆定律uir.來計算電功率不能用 pu2r(2)接通后次級線圈有電阻，要消耗電能，由于次級線圈內(nèi)部存在電壓降，所以次級線圈的路端電壓不再是 220 v，而應(yīng)以次級線圈為研究對象應(yīng)用閉合電路歐姆定律去求次級線圈的路端電壓(3)由于次級線圈的路端電壓達(dá)不到燈泡的額定電壓，燈泡的實(shí)際功率要小于每盞燈的額定功率(1)變壓器空載時，電路的電流為零，無能量的轉(zhuǎn)化，1(雙選)(2010 年潮州二模)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖 1128