广东省高中物理第一轮总复习 第11章第2讲变压器 远距离输电 粤教 新课标.ppt
2021/8/8 星期日12021/8/8 星期日21.变变压压器器的的结结构构与与工作原理工作原理(1)变压器的构造变压器的构造:如如图图所所示示，变变压压器器是由闭合铁芯和绕在铁是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的芯上的两个线圈组成的.一个线圈跟电源连接，一个线圈跟电源连接，叫叫(也叫初级线圈也叫初级线圈)；另一个线圈跟负载；另一个线圈跟负载连接，叫连接，叫(也叫次级线圈也叫次级线圈).两个线圈都是两个线圈都是用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成钢片叠合而成.原线圈原线圈副线圈副线圈2021/8/8 星期日3(2)理想变压器的工作原理实质上就是理想变压器的工作原理实质上就是定定律律和和定定律在上述理想化条件下的新的表现形式律在上述理想化条件下的新的表现形式.法拉第电磁感应法拉第电磁感应能的转化与守恒能的转化与守恒2021/8/8 星期日42.理想变压器的公式理想变压器的公式(1)变压器的变压比变压器的变压比:U1U2=n1n2U1n1=U2n2=U3n3=Un=k理想变压器原副线圈的端电压跟匝数成正比理想变压器原副线圈的端电压跟匝数成正比当当n2n1时时，U2U1，变变压压器器使使电电压压升升高高，这种变压器叫做升压变压器这种变压器叫做升压变压器.当当n2n1时时，U2U1，变变压压器器使使电电压压降降低低，这种变压器叫做降压变压器这种变压器叫做降压变压器.2021/8/8 星期日5(2)变压器的变流比变压器的变流比:当当变变压压器器只只有有一一个个副副线线圈圈工工作作时时，才有：才有：可可见见，变变压压器器工工作作时时，原原线线圈圈和和副副线线圈中的电流跟它们的匝数成反比圈中的电流跟它们的匝数成反比.2021/8/8 星期日6当当变变压压器器有有多多个个副副线线圈圈时时,如如图图所所示示，有有P入入=P出出，即即无无论论有有几几个个副副线线圈圈在在工工作作,变变压压器器的的输输入入功功率率总总等等于于所所有有输输出功率之和出功率之和.有有U1I1=U2I2+U3I3+,有多个副线圈时满足有多个副线圈时满足n1I1=n2I2+n3I3+变压器的高压线圈匝数多而通过的电流变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较小，可用较_的导线绕制的导线绕制.变压器的低压线圈匝数少而通过的电流变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较大，应用较_的导线绕制的导线绕制.细细粗粗2021/8/8 星期日7(3)理想变压器的输入功率与输出功率理想变压器的输入功率与输出功率即即在在输输入入电电压压确确定定以以后后，输输入入功功率率和和原原线线圈圈电电压压与与副副线线圈圈匝匝数数的的平平方方成成正正比比，与与原原线线圈圈匝匝数数的的平平方方成成反反比比，与与副副线线圈圈电电路的电阻值成反比路的电阻值成反比.2021/8/8 星期日83.几种常用的变压器几种常用的变压器(1)自自耦耦变变压压器器.特特点点是是铁铁芯芯上上只只绕绕有有一一个个线圈线圈.如如果果把把整整个个线线圈圈作作原原线线圈圈,副副线线圈圈只只取取线线圈圈的的一一部部分分，就就可可以以降降低低电电压压(图图甲甲)；如如果果把把线线圈圈的的一一部部分分作作原原线线圈圈,整整个个线线圈圈作作副副线线圈圈，就就可以升高电压可以升高电压(图乙图乙).2021/8/8 星期日9(2)调调压压变变压压器器就就是是一一种种自自耦耦变变压压器器，它它的的构构造造如如图图(丙丙)所所示示.线线圈圈AB绕绕在在一一个个圆圆环环形形的的铁铁芯芯上上，AB之之间间加加上上输输入入电电压压U1，移移动动滑滑动触头动触头P的位置就可以调节输出电压的位置就可以调节输出电压U2.2021/8/8 星期日10(3)电压互感器电压互感器如如图图(a)所所示示，原原线线圈圈并并联联在在高高压压电电路路中中，副副线线圈圈接接电电压压表表.互互感感器器将将高高电电压压变变为为低低电电压压，通通过过电电压压表表测测低低电电压压，结结合合匝匝数数比比可可计计算算出出高高压电路的电压压电路的电压.2021/8/8 星期日11(4)电流互感器电流互感器如如图图(b)所所示示，原原线线圈圈串串联联在在待待测测高高电电流流电电路路中中，副副线线圈圈接接电电流流表表.互互感感器器将将大大电电流流变变成成小小电电流流，通通过过电电流流表表测测出出小小电电流流，结结合合匝匝数比可计算出大电流电路的电流数比可计算出大电流电路的电流.2021/8/8 星期日124.远距离输电问题的解题方法远距离输电问题的解题方法首首先先要要画画出出远远距距离离输输电电的的示示意意图图来来，并并在在图图中中标标出出相相应应的的物物理理量量符符号号.一一般般设设两两个个变变压压器器的的初初、次次级级线线圈圈的的匝匝数数分分别别为为:n1、n1、n2、n2，相相应应的的电电压压、电电流流、功功率率也也应应该该采采用用相相应应的的符号来表示符号来表示.2021/8/8 星期日13(1)输电线上的功率损失输电线上的功率损失根根据据Pr=I2r，可可知知减减少少输输电电中中的的功功率率损损失可以有两种方法失可以有两种方法:一一种种方方法法是是:减减小小电电阻阻.在在电电线线长长度度L一一定定的的情情况况下下，应应当当选选用用电电阻阻率率小小、横横截截面面积积大大的的导线导线.另另一一种种方方法法是是提提高高输输电电的的电电压压U，减减小小电电流流I.减减小小输输电电导导线线中中的的电电流流.在在导导线线电电阻阻不不变变的的条条件件下下，电电流流如如果果减减小小到到原原来来的的百百分分之之一一，功功率损失率损失P=I2r就减小到原来的万分之一就减小到原来的万分之一.2021/8/8 星期日14根根据据U损损=Ir，可可知知减减小小输输电电线线路路上上的的电电压损失也有两种方法压损失也有两种方法.一种是增大输电导线的截面积以减小电阻一种是增大输电导线的截面积以减小电阻.另另一一种种是是减减小小输输电电电电流流.在在输输送送电电功功率率不不变变的前提下，必须提高输电电压的前提下，必须提高输电电压.通通过过以以上上分分析析，我我们们看看到到，无无论论从从减减小小输输电电中中的的功功率率损损失失，还还是是从从减减小小电电压压损损失失方方面面看看，都要求提高输电电压，减小输电电流都要求提高输电电压，减小输电电流.2021/8/8 星期日15输输电电线线上上的的功功率率损损失失和和电电压压损损失失要要特特别别注意注意:分析和计算时都必须用分析和计算时都必须用而不能用而不能用由由可得出的结论：可得出的结论：减减少少输输电电线线功功率率损损失失的的途途径径是是在在选选定定电电阻阻率率较较小小材材料料后后提提高高输输电电电电压压或或增增大大输输电电导导线线的的横横截截面面积积.两两者者相相比比，当当然然选选择择前前者者.若若输输电电线线功功率率损损失失已已经经确确定定，那那么么升升高高输输电电电电压压能能减减少少输输电电线线截截面面积积，从从而而节节约约大大量量金金属属材材料料和和架架设设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地.2021/8/8 星期日16(2)远距离输电问题的解题关键远距离输电问题的解题关键从图中可看出功率之间的关系是：从图中可看出功率之间的关系是：P1=P1，P2=P2，P1=Pr+P2电压之间的关系是：电压之间的关系是：2021/8/8 星期日17电流之间的关系是：电流之间的关系是：可可见见其其中中电电流流之之间间的的关关系系最最简简单单，I1、Ir、I2中中只只要要知知道道一一个个，另另两两个个总总与与它它相相等等.因因此此求求输电线上的输电线上的往往是这类问题的突破往往是这类问题的突破.电流电流2021/8/8 星期日18主主题题(1)(1)理理想想变变压压器器的的动态分析问题动态分析问题(单单选选)如如图图11-2-1所所示示，理理想想变变压压器器原原线线圈圈a、b两两端端接接正正弦弦式式电电压压，副副线线圈圈c、d两两端端通通过过输输电电线线接接两两只只相相同同的的灯灯泡泡L1和和L2，输输电电线线图图11-2-1 的的等效电阻为等效电阻为R，开始时，开关，开始时，开关S断开，当断开，当开关开关S接通时，以下说法中不正确的是接通时，以下说法中不正确的是()2021/8/8 星期日19A.副线圈副线圈c、d两端的输出电压减少两端的输出电压减少B.副副线线圈圈输输电电线线等等效效电电阻阻R上上的的电电压压降增大降增大C.通过灯泡通过灯泡L1的电流减少的电流减少D.原线圈中的电流增大原线圈中的电流增大理想变压器的动态分析问题理想变压器的动态分析问题A2021/8/8 星期日20当当开开关关S接接通通时时，L1和和L2并并联联，使使副副线线圈圈的的电电阻阻的的阻阻值值变变小小，此此时时c、d两两端端的的输输出出电电压压不不变变，副副线线圈圈中中的的总总电电流流增增大大，电电阻阻R上上的的电电压压降降也也增增大大，灯灯泡泡L1上上的的电电压压减减少少，L1中中的的电电流流也也减减少少.因因副副线线圈圈中中的的总总电电流流增增大大，原线圈中的电流增大原线圈中的电流增大.故选故选A.求求解解变变压压器器问问题题的的原原则则是是:涉涉及及电电压压关关系系用用匝匝数数比比，涉涉及及电电流流用用功功率率关关系系：输输出出功功率率等等于于输输入入功功率率，且且随随输输出出功功率率变变化化而而变变化化.副副线线圈圈涉涉及及一一个个以以上上的的用用电电器器，用用全全电电路路欧欧姆姆定定律律分分析析解解答答.对对理理想想变变压压器器而而言言，相相当于电源内阻为零，电源输出电压不变当于电源内阻为零，电源输出电压不变.2021/8/8 星期日21 （双双选选）如如图图11-2-2所所示示电电路路中中变变压压器器为为理理想想变变压压器器，S为为单单刀刀双双掷掷开开关关，P是是滑滑动动变变阻阻器器R的的滑滑动动触触头头，U1为为加加在在原原线线圈圈两两端端的的交交变变电电压压，I1、I2分分别别为为原原线线圈圈和和副副线线圈圈中中的的电电流流，下下列说法正确的是列说法正确的是()图图11-2-22021/8/8 星期日22A.保保持持P的的位位置置及及U1不不变变，S由由b切切换换到到a，则，则R上消耗的功率减小上消耗的功率减小B.保保持持P的的位位置置及及U1不不变变，S由由a切切换换到到b，则，则I2减小减小C.保保持持P的的位位置置及及U1不不变变，S由由b切切换换到到a，则，则I1增大增大D.保保持持U1不不变变，S接接在在b端端，将将P向向上上滑滑动，则动，则I1减小减小BC2021/8/8 星期日23 因因为为,所所以以,当当保保持持P的的位位置置及及U1不不变变，S由由a切切换换到到b，n2减减小小,则则U2减减小小,故故也也随随之之减减小小,B对对.同同理理,保保持持P的的位位置置及及U1不不变变，S由由b切切换换到到a，则则n2增增大大,U2增增大大,I2增增大大,R上上消消耗耗的的功功率率增增大大，I1也也随随之之增增大大.C对对、A错错.保保持持U1不不变变，S接接在在b端端，将将P向向上上滑滑动动，则则负负载载电电阻阻减减小小,I2随随之之增增大大,由由I1=,知知I1增大增大,D错错.2021/8/8 星期日24主主题题(2)(2)对对理理想想变变压压器器各物理量的理解各物理量的理解如如图图11-2-3所所示示，理理想想变变压压器器的的原原、副副线线圈圈匝匝数数之之比比为为n1 n2=4 1，原原线线圈圈回路中的电阻回路中的电阻A与副线圈与副线圈图图11-2-3回路中的负载电阻回路中的负载电阻B的阻值相等的阻值相等.a、b端加一交端加一交变电压后，两电阻消耗的电功率之比变电压后，两电阻消耗的电功率之比PA PB=，电阻两端的电压之比，电阻两端的电压之比UA UB=.1 41 162021/8/8 星期日25理理想想变变压压器器电电路路中中电电压压、电电流流、功功率计算率计算.对理想变压器，有对理想变压器，有所以所以又又UA=I1R,UB=I2R所以所以2021/8/8 星期日26首首先先本本题题最最容容易易出出现现的的错错误误是是认认为为PA PB=1 1，把把PA和和P入入混混淆淆.本本题题中中欲欲求求两两电电阻阻消消耗耗的的电电功功率率之之比比，只只需需求求出出两两电电路路中中的的电电流流之之比比，而而电电流流之之比比又又与与原原副副线圈的匝数成反比线圈的匝数成反比.2021/8/8 星期日27其其次次，当当变变压压器器的的原原副副线线圈圈上上接接有有电电阻阻时，一定要区分以下几个物理量：时，一定要区分以下几个物理量：电阻消耗的功率与电阻消耗的功率与P1和和P2的关系；的关系；电阻两端的电压与电阻两端的电压与U1和和U2的关系；的关系；流过电阻的电流和流过电阻的电流和I1和和I2的关系的关系.理理想想变变压压器器公公式式中中的的电电压压和和电电流流均均为为有有效值效值.2021/8/8 星期日28（单单选选）如如图图11-2-4是是一一个个理理想想变变压压器器的的电电路路图图，若若A、B两两点点接接交交流流电电压压U时时，五五个个相相同同的的灯灯泡泡均正常发光，则原、副线均正常发光，则原、副线图图11-2-4 圈的匝数比为圈的匝数比为()A.5 1 B.1 5C.4 1D.1 4设灯泡正常发光的电流为设灯泡正常发光的电流为I，则原、，则原、副线圈的电流分别为副线圈的电流分别为I和和4I，所以原、副线圈的，所以原、副线圈的匝数比为匝数比为4 1.C2021/8/8 星期日29如如 图图 11-2-5的的理理想想变变压压器器,输输入入电电压压U1=220V,各各线线圈圈匝匝数数之之比比n1 n2 n3=10 5 1，R2=110,测测得得通通过过R3的的电电流流I3=2A.求求:流流经经电电阻阻R2及及初初级级线线圈圈中中的的电电流流强强度度I2和和I1各各为为多多少少？图图11-2-52021/8/8 星期日30U1 U2 U3=n1 n2 n3=10 5 1所以所以U2=110V；U3=22VI2=U2/R2=1A理想变压器的输入功率等于输出功率理想变压器的输入功率等于输出功率,I1U1=I2U2+I3U3I1U1=(1110+222)W=154W所以所以I1=0.7A2021/8/8 星期日31主题主题(3)(3)远距离输电的计算远距离输电的计算某某发发电电机机输输出出功功率率P=100kW，发发电电机机端端电电压压U1=1000V，向向远远距距离离输输电电的的输输电电线线总总电电阻阻R=8.现现要要求求输输电电损损耗耗为为5%，用用户户得得到的电压恰好为到的电压恰好为220V，则：，则：(1)画出输电线路的示意图；画出输电线路的示意图；(2)求出所用的变压器的原副线圈匝数比求出所用的变压器的原副线圈匝数比.理想变压器的远距离输电计算理想变压器的远距离输电计算2021/8/8 星期日32 线路上损耗的功率为线路上损耗的功率为P=5000W，因为因为所以电流为所以电流为I2=25A，线路上的电压为，线路上的电压为U=I2R=200V，U2=P/I2=100000/25V=4000V所以所以n1n2=U1U2=14U3=U2-U=3800V，U4=220Vn3n4=U3U4=190112021/8/8 星期日33远远距距离离输输电电的的计计算算步步骤骤(方方法法技技巧巧)：(1)画出输电电路图画出输电电路图;(2)以以升升压压变变压压器器的的副副线线圈圈、输输电电线线路路、降降压压变变压压器器的的原原线线圈圈为为回回路路，利利用用欧欧姆姆定定律律分分析三者的电压关系和电功率关系析三者的电压关系和电功率关系.具体为具体为:由由输输电电功功率率和和输输电电电电压压确确定定输输电电线线的的电电流；流；计计算算线线路路电电压压损损耗耗、电电功功率率损损耗耗，确确定定降压变压器的输入电压和输入功率；降压变压器的输入电压和输入功率；计算升压变压器、降压变压器的变压比计算升压变压器、降压变压器的变压比.2021/8/8 星期日34有有一一条条河河流流，河河水水流流量量为为4m3/s，落落差差为为5m，现现利利用用它它来来发发电电，使使用用的的发发电电机机总总效效率率为为50，发发电电机机输输出出电电压压为为350V，输输电电线线的的电电阻阻为为4，允允许许输输电电线线上上损损耗耗功功率率为为发发电电机机输输出出功功率率的的5，而而用用户户所所需需要要电电压压为为220V，求求所所用用的的升升压压、降降压压变变压压器器上上原原、副副线线圈圈的的匝匝数比数比.(g=9.8m/s2)2021/8/8 星期日35机械功率机械功率P1=mgh/t=100049.85W=1.96105W发电机的输出功率发电机的输出功率P2=0.5P1=9.8104W线路上损耗的功率为线路上损耗的功率为P=4900W，因为因为P=,所以电流为所以电流为I2=35A，U2=P2/I2=2800V,所以所以n1n2=U1U2=3502800=18线路上损耗的电压为线路上损耗的电压为U=I2R=140V，U3=U2-U=2660VU4=220Vn3n4=U3U4=26602201212021/8/8 星期日362021/8/8 星期日379、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/12/252022/12/252022/12/2512/25/2022 10:47:41 PM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/12/252022/12/252022/12/25Dec-2225-Dec-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/12/252022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202214、他乡生白发，旧国见青山。25 十二月 20222022/12/252022/12/252022/12/2515、比不了得就不比，得不到的就不要。十二月 222022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202216、行动出成果，工作出财富。2022/12/252022/12/2525 December 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/259、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/12/252022/12/252022/12/2512/25/2022 10:47:41 PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/12/252022/12/252022/12/25Dec-2225-Dec-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/12/252022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 十二月 20222022/12/252022/12/252022/12/2515、楚塞三湘接，荆门九派通。十二月 222022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/12/252022/12/2525 December 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/259、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/12/252022/12/252022/12/2512/25/2022 10:47:41 PM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/12/252022/12/252022/12/25Dec-2225-Dec-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/12/252022/12/252022/12/25Sunday,December 25,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 十二月 20222022/12/252022/12/252022/12/2515、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十二月 222022/12/252022/12/252022/12/2512/25/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/12/252022/12/2525 December 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/12/252022/12/252022/12/252022/12/25MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉2021/8/8 星期日38
