第單元變壓器電能的輸送演示文稿

第單元變壓器電能的輸送演示文稿目前一頁\總數(shù)五十二頁\編于十點優(yōu)選第單元變壓器電能的輸送目前二頁\總數(shù)五十二頁\編于十點一、變壓器原理1．構(gòu)造和原理如圖10－2－1所示：

(1)主要構(gòu)造：由

、

和

組成．

(2)工作原理：電磁感應(yīng)的

現(xiàn)象．圖10－2－1原線圈副線圈閉合鐵芯互感目前三頁\總數(shù)五十二頁\編于十點2．理想變壓器的基本關(guān)系式

(1)電壓關(guān)系：若n1＞n2，為

變壓器；若

n1＜n2，為

變壓器．

(2)電流關(guān)系：只適用于只有一個副線圈的情況．

升壓降壓目前四頁\總數(shù)五十二頁\編于十點3．互感器

(1)電壓互感器：用來把

電壓變成

電壓．

(2)電流互感器：用來把

電流變成

電流．高低大小目前五頁\總數(shù)五十二頁\編于十點(1)如果變壓器沒有漏磁和能量損失，這樣的變壓器就是理想變壓器．(2)變壓器只能改變交變電流的電流和電壓，不能改變恒定電流的電流和電壓．目前六頁\總數(shù)五十二頁\編于十點二、電能的輸送1．根據(jù)P損＝I2R線，減少輸電電能損失有兩種方法．

(1)減小輸電線的電阻：由R＝ρ可知，要減小輸電線的電阻

R線，在輸電距離不變情況下，可采用減小材料的

、

增大導(dǎo)線的

等方法，但是不實際，不容易實現(xiàn)．

(2)減小輸電導(dǎo)線中的電流：在輸電功率一定的情況下，根據(jù)

P＝UI，要減小電流，必須提高

．橫截面積電阻率輸電電壓目前七頁\總數(shù)五十二頁\編于十點2．遠距離輸電的功率損失輸送功率一定時，線路電流I＝，輸電線上損失功

率P損＝I2R線＝，可知P損∝目前八頁\總數(shù)五十二頁\編于十點目前九頁\總數(shù)五十二頁\編于十點理想變壓器①沒有能量損失②沒有磁通量損失基本關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負載情況、副線圈個數(shù)的多少無關(guān)電流關(guān)系只有一個副線圈：電流和匝數(shù)成反比多個副線圈：由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等目前十頁\總數(shù)五十二頁\編于十點理想變壓器①沒有能量損失②沒有磁通量損失制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定目前十一頁\總數(shù)五十二頁\編于十點(1)理想變壓器的應(yīng)用中要注意副線圈和原線圈功率相等這個

特點，電流關(guān)系的推導(dǎo)應(yīng)該以其為依據(jù)．(2)變壓器的以上關(guān)系都是根據(jù)“口”字型的變壓器推出的．如

果變壓器不是“口”字型時，應(yīng)根據(jù)變壓器的原理及各線圈

中磁通量的關(guān)系推導(dǎo)出各物理量的關(guān)系．目前十二頁\總數(shù)五十二頁\編于十點如圖10－2－2所示的電路中，變壓器初級線圈匝數(shù)n1＝1000匝，次級線圈有兩個，匝數(shù)分別為n2＝500匝，n3＝200匝，分別接一個R＝55Ω的電阻，在初級線圈上接入U1＝220V的交變電流．求：(1)兩次級線圈輸出電功率之比；(2)初級線圈中的電流．目前十三頁\總數(shù)五十二頁\編于十點目前十四頁\總數(shù)五十二頁\編于十點[聽課記錄]

(1)對兩個次級線圈有所以U2＝U3＝又P＝所以目前十五頁\總數(shù)五十二頁\編于十點(2)由歐姆定律得I2＝＝2A，I3＝＝0.8A.對有兩個次級線圈的變壓器有n1I1＝n2I2＋n3I3所以I1＝＝1.16A.[答案]

(1)

(2)1.16A目前十六頁\總數(shù)五十二頁\編于十點[名師歸納]

對于有兩組以上的副線圈的變壓器，電壓與匝數(shù)成正比關(guān)系仍成立，而電流與匝數(shù)成反比的規(guī)律不再成立．但在任何情況下電流的關(guān)系都可以根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率進行求解，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，或n1I1＝n2I2＋n3I3＋….目前十七頁\總數(shù)五十二頁\編于十點1.理想變壓器的幾個因果關(guān)系當理想變壓器的匝數(shù)比不變時，

如圖10－2－3所示，各量相互

關(guān)系如下：

(1)輸入電壓U1決定輸出電壓U2.這

是因為輸出電壓U2＝，當U1不變時，

不論負載電阻R變化與否，U2不會改變．圖10－2－3目前十八頁\總數(shù)五十二頁\編于十點(2)輸出電流I2決定輸入電流I1.在輸入電壓一定的情況下，輸

出電壓U2也被完全確定，當負載電阻R增大時，I2減小，

則I1相應(yīng)減小；當負載電阻R減小時，I2增大，則I1相應(yīng)增

大．(3)輸出功率P2決定輸入功率P1.理想變壓器的輸入功率與輸

出功率相等，即P1＝P2，在輸入電壓U1一定的情況下，當

負載電阻R增大時，I2減小，則變壓器的輸出功率P2＝I2U2

減小，輸入功率P1也將相應(yīng)減??；當負載電阻R減小時，

I2增大，變壓器的輸出功率P2＝I2U2增大，則輸入功率P1

也將增大．目前十九頁\總數(shù)五十二頁\編于十點2．動態(tài)分析的思路程序可表示為：目前二十頁\總數(shù)五十二頁\編于十點(1)對于電源，原線圈相當于用電器；對于用電器，副線圈

相當于電源．(2)對理想變壓器應(yīng)注意能量守恒定律的應(yīng)用．目前二十一頁\總數(shù)五十二頁\編于十點如圖10－2－4所示，理想變壓器輸入端PQ接穩(wěn)定的交流電源，通過單刀雙擲開關(guān)S可改變變壓器原線圈匝數(shù)(圖中電壓表及電流表皆為理想電表)，則下列說法中正確的是(

)圖10－2－4目前二十二頁\總數(shù)五十二頁\編于十點A．當滑片c向b端移動時，變壓器輸入功率變大

B．當滑片c向a端移動時，電流表A1的示數(shù)將減小，電壓表V的示數(shù)不變

C．當滑片c向b端移動時，電流表A2的示數(shù)將變大，電壓表V的示數(shù)也變大

D．滑片c不動，將開關(guān)S由1擲向2時，三個電表A1、A2、V的示數(shù)都變大目前二十三頁\總數(shù)五十二頁\編于十點滑片c移動改變負載電阻的大小，從而改變副線圈中的電流、功率，改變原線圈中的電流.開關(guān)S由1擲向2減少了原線圈的匝數(shù)，從而改變其他各物理量.目前二十四頁\總數(shù)五十二頁\編于十點[解題指導(dǎo)]

滑片c向b端移動時，R變大，輸出功率P2＝

，又因U2不變，則P2減小，所以輸入功率減小，A項錯；滑片c向a端移動時，R變小，A2示數(shù)I2＝變大，則A1示數(shù)變大，B項錯；滑片c向b端移動時，R變大，由I2＝知，A2示數(shù)變小，故C項錯；當滑片c不動，開關(guān)S由1擲向2時，原線圈匝數(shù)n1減少，由U2＝U1知U2變大，故A2示數(shù)變大，A1示數(shù)變大，故D項正確．[答案]

D目前二十五頁\總數(shù)五十二頁\編于十點[名師歸納]

理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種類型：

(1)負載電阻不變，原、副線圈的電壓U1、U2也不變，電流I1、I2，功率P1、P2隨匝數(shù)比變化而變化．

(2)匝數(shù)比不變，原、副線圈的電壓U1、U2也不變，電流I1、I2，功率P1、P2隨負載電阻的變化而變化．無論哪種情況，處理此類問題的關(guān)鍵都是要分清變量和不變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系——U2由U1和匝數(shù)比決定；I2由U2和負載電阻決定；I1由I2和匝數(shù)比決定．目前二十六頁\總數(shù)五十二頁\編于十點1．如圖10－2－5所示，T為理想變壓器，副線圈回路中的輸

電線ab和cd的電阻不可忽略，其余輸電線電阻可不計，則當

電鍵S閉合時(

)圖10－2－5目前二十七頁\總數(shù)五十二頁\編于十點A．交流電壓表V1和V2的示數(shù)一定都變小B．交流電壓表只有V2的示數(shù)變小C．交流電流表A1、A2和A3的示數(shù)一定都變大D．只有A1的示數(shù)變大目前二十八頁\總數(shù)五十二頁\編于十點解析：閉合S時，輸出電路電阻減小，副線圈中電流增大，V1示數(shù)不變，A2示數(shù)變大，則A1示數(shù)也變大，由于V1示數(shù)不變，A2示數(shù)變大，則V2示數(shù)變小，A3示數(shù)變小．綜上所述，只有B項正確．答案：B目前二十九頁\總數(shù)五十二頁\編于十點1.對高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠距離輸電

線→降壓變壓器→用電器”這樣的順序，或從“用電器”倒推

到“發(fā)電機”一步一步進行分析．2．高壓輸電既能減少功率損失，也能減少電壓損失，但在實

際高壓輸電時，也并非輸電電壓越高越好，還需考慮各種

因素，依照不同的情況選擇合適的輸電電壓．目前三十頁\總數(shù)五十二頁\編于十點圖10－2－6

3．遠距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以圖10－2－6為例)目前三十一頁\總數(shù)五十二頁\編于十點(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P線＋P3.(2)電壓、電流關(guān)系：

U2＝U線＋U3，I2＝I3＝I線．(3)輸電電流：I線＝(4)輸電線上損耗的功率：

P損＝I線U線＝I線2R線＝當輸送的電功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減少到原來的目前三十二頁\總數(shù)五十二頁\編于十點

(15分)某小型發(fā)電站的發(fā)電機輸出交流電壓為500V，輸出電功率為50kW，如果用電阻為3Ω的輸電線向遠處用戶送電，這時用戶獲得的電壓和電功率是多少？假如，要求輸電線上損失的電功率是輸送功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一個升壓變壓器，到達用戶前再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶使用，不考慮變壓器的能量損失，這兩個變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？

目前三十三頁\總數(shù)五十二頁\編于十點先畫出輸電線路圖，然后以變壓器為界，分成幾個獨立的閉合電路，應(yīng)用歐姆定律、串聯(lián)和并聯(lián)電路的特點及電功、電功率等有關(guān)公式分析各自的電流、電壓和功率關(guān)系，各獨立回路之間可通過變壓器的及理想變壓器P1＝P2等聯(lián)系起來.目前三十四頁\總數(shù)五十二頁\編于十點[滿分指導(dǎo)]用500V電壓送電時示意圖如圖10－2－7所示，50kW的電功率在輸電線上的電流I0＝

A＝100A．(2分)用戶獲得電壓

U1＝U0－I0R＝(500－100×3)V＝200V(2分)用戶獲得的功率P1＝I0U1＝2×104W．(1分)改用高壓輸送時示意圖如圖11－2－8所示，要求P損＝0.6%P，即P損＝50×103×0.6%W＝300W．(2分)圖10－2－7目前三十五頁\總數(shù)五十二頁\編于十點圖10－2－8目前三十六頁\總數(shù)五十二頁\編于十點

輸電電流I＝

A＝10A．(1分)發(fā)電站升壓后輸電電壓(1分)升壓變壓器匝數(shù)比(2分)輸電線上損失的電壓U′＝IR＝10×3V＝30V．(1分)目前三十七頁\總數(shù)五十二頁\編于十點降壓變壓器的輸入電壓U2＝U－U′＝(5000－30)V＝4970V，(1分)降壓變壓器的匝數(shù)比(2分)[答案]

200V

2×104W

1∶10

497∶22目前三十八頁\總數(shù)五十二頁\編于十點[名師歸納]

在遠距離輸電問題中，計算電路功率問題時常用關(guān)系式

，其原因是I線較易由公式

求出，而公式P損＝U線I線或P損＝則不常用，其原因是在一般情況下U線不易求出，且易把U線和U輸相混淆造成錯誤．P損＝I線2R線目前三十九頁\總數(shù)五十二頁\編于十點2．(2008·上海高考)某小型實驗水電站輸出功率是20kW，輸

電線總電阻為6Ω.(1)若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率．

(2)若改用5000V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變

壓器降壓，求用戶得到的電壓．目前四十頁\總數(shù)五十二頁\編于十點解析：(1)輸電線上的電流為I＝A≈52.63A輸電線路損耗的功率為P損＝I2R＝52.632×6W≈16620W＝16.62kW(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流為I′＝

A＝4A目前四十一頁\總數(shù)五十二頁\編于十點用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U1＝U′－I′R＝(5000－4×6)V＝4976V根據(jù)用戶得到的電壓為U2＝×4976V≈226.18V.答案：(1)16.62kW

(2)226.18V目前四十二頁\總數(shù)五十二頁\編于十點目前四十三頁\總數(shù)五十二頁\編于十點[隨堂鞏固]1．如圖10－2－9所示為一理想變壓器，在原線圈輸入

電壓不變的條件下，要提高變壓器的輸入功率，可采用的

方法是(

)A．只增加原線圈的匝數(shù)

B．只增加副線圈的匝數(shù)

C．只減小R1的電阻

D．斷開開關(guān)

S圖10－2－9目前四十四頁\總數(shù)五十二頁\編于十點解析：輸入功率由輸出功率決定，副線圈上的功率P2＝增加副線圈的匝數(shù)，U2增加，P2增大，B正確；增加原線圈匝數(shù)，U2減小，P2減小，A錯；減小R1的電阻，副線圈上的總電阻R變小，P2增大，C對；斷開S，總電阻R增大，P2減小，D錯．

答案：BC目前四十五頁\總數(shù)五十二頁\編于十點2．在家用交流穩(wěn)壓器中，變壓器的原、副線圈都帶有滑動

頭，如圖10－2－10所示．當變壓器輸入電壓發(fā)生變化時，

可上下調(diào)節(jié)P1、P2的位置，使輸出電壓穩(wěn)定在220V

上．現(xiàn)發(fā)現(xiàn)輸出電壓低于220V，下列措施不正確的是

(

)A．P1不動，將P2向上移

B．P2不動，將P1向下移

C．將P1向上移，同時P2向下移

D．將P1向下移，同時P2向上移圖10－2－10.目前四十六頁\總數(shù)五十二頁\編于十點解析：由可知U2＝，要提高U2，可通過增大n2或減小n1或同時增大n2、減小n1的辦法，故C的措施不正確答案：C目前四十七頁\總數(shù)五十二頁\編于十點3．

(2010·南通模擬)如圖10－