变压器电能的输送课件新人教版选修.ppt

(对应学生用书对应学生用书P185)一、理想变压器一、理想变压器()1变压变压器器(1)主要构造主要构造变变压压器器是是由由闭闭合合铁铁芯芯和和绕绕在在铁铁芯芯上上的的两两个个线线圈圈组组成成的的，如如右右图图原原线线圈：与圈：与交流交流电电源源连连接的接的线线圈，也叫圈，也叫初初级级线线圈圈副副线线圈：与圈：与负载负载连连接的接的线线圈，也叫圈，也叫次次级级线线圈圈2工作原理工作原理(1)电电流流通通过过原原线线圈圈时时在在铁铁芯芯中中激激发发磁磁场场，由由于于电电流流的的大大小小、方方向向在不断在不断变变化，化，铁铁芯中的磁芯中的磁场场也在不断也在不断变变化化(2)变变化化的的磁磁场场在在副副线线圈圈中中产产生生感感应应电电动动势势，所所以以尽尽管管两两个个线线圈圈之之间间没有没有导线导线相相连连，副，副线线圈也能圈也能够输够输出出电电流流(3)互感互感现现象象是是变压变压器工作的基器工作的基础础3理想理想变压变压器器不不考考虑虑铜铜损损(线线圈圈电电阻阻产产生生的的焦焦耳耳热热)、铁铁损损(涡涡流流产产生生的的焦焦耳耳热热)和漏磁的和漏磁的变压变压器，即它的器，即它的输输入功率和入功率和输输出功率出功率相等相等问问题题探探究究变变压压器器能能否否改改变变恒恒定定电电流流的的电电压压？能能否否改改变变交交流流电电的的频频率？率？提提示示(1)变变压压器器不不能能改改变变恒恒定定电电流流的的电电压压由由变变压压器器的的原原理理可可知知恒恒定定电电流流通通过过原原线线圈圈时时不不能能产产生生变变化化的的磁磁场场，副副线线圈圈中中的的铁铁芯芯中中的的磁通量就不会磁通量就不会变变化，副化，副线线圈中就不会有感圈中就不会有感应电动势应电动势(2)变变压压器器也也不不能能改改变变交交流流电电的的频频率率，因因为为原原、副副线线圈圈中中磁磁通通量量的的变变化情况相同化情况相同5几种常用的几种常用的变压变压器器(1)自自耦耦变变压压器器的的原原、副副线线圈圈共共用用一一个个线线圈圈，如如下下图图A、B所所示示(2)电电压压互互感感器器：属属降降压压变变压压器器，并并联联在在电电路路中中，用用于于测测高高电电压压，如如图图C所示所示(3)电电流流互互感感器器：属属于于升升压压变变压压器器，串串联联在在电电路路中中，用用于于测测大大电电流，如流，如图图D所示所示(1)变变压压器器不不能能改改变变直直流流电电压压；(2)细细线线绕绕制制的的线线圈圈为为高高压压线线圈圈，粗粗线线绕绕制制的的线线圈圈为为低低压压线线圈圈；(3)U1与与n1、n2共共同同确确定定U2，I2与与n1、n2共共同确定同确定I1，P出出确定确定P入入(对应学生用书对应学生用书P185)要点一要点一理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器原、副线圈基本量的关系基基本本关关系系功率关系功率关系P入入P出出电压关系电压关系U1/U2n1/n2，与负载、副线圈的多，与负载、副线圈的多少无关少无关电流关系电流关系只有一个副线圈时：只有一个副线圈时：I1/I2n2/n1有多个副线圈时：由有多个副线圈时：由P入入P出出得得I1U1I2U2I3U3InUn或或I1n1I2n2I3n3Innn(1)变压器应用的是交变电流，不用恒定直流变压器应用的是交变电流，不用恒定直流(2)变压器不改变交变电流的频率，不改变功率，只改变交变电变压器不改变交变电流的频率，不改变功率，只改变交变电流的电压和电流流的电压和电流要点二要点二远距离高压输电分析远距离高压输电分析1.对对高高压压输输电电问问题题，应应按按“发发电电机机升升压压变变压压器器远远距距离离输输电电线线降降压压变变压压器器用用电电器器”这这样样的的顺顺序序，或或从从“用用电电器器”倒倒推推到到“发发电电机机”一步一步进行分析一步一步进行分析2高高压压输输电电既既能能减减少少功功率率损损失失，也也能能减减少少电电压压损损失失，但但在在实实际际高高压压输输电电时时，也也并并非非输输电电电电压压越越高高越越好好，还还需需考考虑虑各各种种因因素素，依依照照不不同同的情况选择合适的输电电压的情况选择合适的输电电压在在远远距距离离输输电电问问题题中中，往往往往从从P损损IR线线入入手手，求求出出I线线，再再根根据据P输输U输输I线线，求得输送电压，求得输送电压(2010浙浙江江理理综综)某某水水电电站站，用用总总电电阻阻为为2.5 的的输输电电线线输输电电给给500 km外外的的用用户户，其其输输出出电电功功率率是是3106 kW.现现用用500 kV电电压压输输电电，则则下列下列说说法正确的是法正确的是()A输电线输电线上上输输送的送的电电流大小流大小为为2.0105 AB输电线输电线上由上由电电阻造成的阻造成的损损失失电压为电压为15 kVC若改用若改用5 kV电压输电电压输电，则输电线则输电线上上损损失的功率失的功率为为9108 kWD输输电电线线上上损损失失的的功功率率为为PU2/r，U为为输输电电电电压压，r为为输输电电线线的的电电阻阻答案答案B(对应学生用书对应学生用书P186)题型一题型一理想变压器的动态分析理想变压器的动态分析(1)理想变压器动态分析的两种情况理想变压器动态分析的两种情况一一类类是是负负载载电电阻阻不不变变，原原、副副线线圈圈的的电电压压U1、U2，电电流流I1、I2，随匝数比变化而变化的情况；，随匝数比变化而变化的情况；另另一一类类是是匝匝数数比比不不变变，上上述述各各量量随随负负载载电电阻阻变变化化而而变变化化的的情情况况不论哪种情况，处理此类问题都要注意两点：不论哪种情况，处理此类问题都要注意两点：a根据题意分清变量和不变量；根据题意分清变量和不变量；b要要弄弄清清“谁谁决决定定于于谁谁”的的制制约约关关系系对对电电压压而而言言，有有输输入入才才有有输输出出，故故输输入入决决定定输输出出；对对电电流流、电电功功(率率)而而言言，有有输输出出才才有有输输入入，故故输输出决定输入出决定输入(2)变压器动态问题制约思路变压器动态问题制约思路电电压压制制约约：当当变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定时时，输输出电压出电压U2由输入电压由输入电压U1决定，即决定，即U2n2U1/n1，可简述为，可简述为“原制约副原制约副”电电流流制制约约：当当变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定，且且输输入入电电压压U1确确定定时时，原原线线圈圈中中的的电电流流I1由由副副线线圈圈中中的的输输出出电电流流I2决决定定，即即I1n2I2/n1，可简述为，可简述为“副制约原副制约原”负负载载制制约约：a.变变压压器器副副线线圈圈中中的的功功率率P2由由用用户户负负载载决决定定，P2P负负1P负负2；b.变变压压器器副副线线圈圈中中的的电电流流I2由由用用户户负负载载及及电电压压U2确确定定(3)动态分析问题的思路程序动态分析问题的思路程序例例1(2010全全国国)图图中中为为一一理理想想变变压压器器，其其原原线线圈圈与与一一电电压压有有效效值值不不变变的的交交流流电电源源相相连连：P为为滑滑动动头头现现令令P从从均均匀匀密密绕绕的的副副线线圈圈最最底底端端开开始始，沿沿副副线线圈圈匀匀速速上上滑滑，直直至至白白炽炽灯灯L两两端端的的电电压压等等于于其其额额定定电电压压为为止止用用I1表表示示流流过过原原线线圈圈的的电电流流，I2表表示示流流过过灯灯泡泡的的电电流流，U2表表示示灯灯泡泡两两端端的的电电压压，N2表表示示灯灯泡泡消消耗耗的的电电功功率率(这这里里的的电电流流、电电压压均均指指有有效效值值，电电功功率率指指平平均均值值)下下列列4个个图图中中，能能够够正正确确反反映映相相应应物物理理量量的的变变化化趋势趋势的是的是()思路诱导思路诱导(1)先考虑电压是什么变化情况；先考虑电压是什么变化情况；(2)再由欧姆定律判断再由欧姆定律判断I2是如何变化的；是如何变化的；(3)电灯的电阻变化吗；电灯的电阻变化吗；(4)灯泡的电功率随时间是正比关系吗灯泡的电功率随时间是正比关系吗答案答案BC题型二题型二远距离输电问题远距离输电问题(1)有有关关远远距距离离输输电电问问题题，应应先先画画出出远远距距离离输输电电的的示示意意图图，并并将已知量和待求量写在示意图的相应位置将已知量和待求量写在示意图的相应位置(2)抓抓住住输输电电的的两两端端电电源源和和用用电电器器；分分析析一一条条线线输输电电线线；研究两次电压变换研究两次电压变换升压和降压升压和降压(3)以以变变压压器器为为界界将将整整个个输输电电电电路路划划分分为为几几个个独独立立回回路路，各各回回路路分分别别用用欧欧姆姆定定律律，串串、并并联联的的特特点点及及电电功功、电电功功率率等等公公式式进进行行计计算算、联联系系各各回回路路的的原原、副副线线圈圈电电压压、电电流流与与匝匝数数的的关关系系及及输输入入功功率率等等于于输输出出功功率的关系率的关系例例2(12分分)某某电电厂厂要要将将电电能能输输送送到到较较远远的的用用户户，输输送送的的总总功功率率为为9.8104 W，电电厂厂输输出出电电压压仅仅为为350 V，为为减减少少输输送送功功率率损损失失，先先用用一一升升压压变变压压器器将将电电压压升升高高再再输输出出已已知知输输电电线线路路的的总总电电阻阻为为4，允允许许损损失失的的功功率率为为输输送送功功率率的的5%，所所需需电电压压为为220 V，求求升升压压、降降压压变变压压器器的的原、副原、副线线圈的匝数比各是多少？圈的匝数比各是多少？思思路路诱诱导导由由输输电电线线上上损损耗耗的的功功率率和和电电阻阻，可可计计算算出出输输电电线线上上的的电电流流吗吗？由由能能量量守守恒恒，升升压压变变压压器器输输出出端端的的电电压压为为多多少少？降降压压变变压压器输入端的功率如何计算？降压变压器的输入电压为多少？器输入端的功率如何计算？降压变压器的输入电压为多少？易易错错分分析析常常见见的的错错误误在在于于把把输输电电线线路路上上损损失失的的电电压压与与升升压压变压器副线圈两端的电压等同或与降压变压器原线圈两端电压等同变压器副线圈两端的电压等同或与降压变压器原线圈两端电压等同解解析析变变压压器器的的输输出出功功率率决决定定输输入入功功率率，A错错；输输电电线线路路中中的的电电流流由由输输出出功功率率与与输输出出电电压压决决定定，B错错；当当用用户户用用电电器器的的总总电电阻阻减减小小时时，因因电电流流增增大大，故故输输电电线线上上损损失失的的功功率率增增大大，C对对；降降压压变变压压器器的的输输入入电电压为升压变压器的输出电压减去输电线上降低的电压，压为升压变压器的输出电压减去输电线上降低的电压，D错错答案答案C易错点易错点2：对变压器的动态分析出现错误对变压器的动态分析出现错误如如图图所所示示是是街街头头变变压压器器给给用用户户供供电电的的示示意意图图变变压压器器的的输输入入电电压压是是市市电电网网的的电电压压，不不会会有有很很大大的的波波动动，输输出出电电压压通通过过输输电电线线输输送送给给用用户户输输电电线线的的电电阻阻用用R0表表示示，滑滑动动变变阻阻器器R表表示示用用户户用用电电器器的的总总电电阻阻，当滑当滑动变动变阻器滑片阻器滑片P向下移向下移动时动时，下列，下列说说法不正确的是法不正确的是()A相当于在增加用相当于在增加用电电器的数目器的数目BA1表的示数随表的示数随A2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大CV1表的示数随表的示数随V2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大D变压变压器的器的输输入功率增大入功率增大易易错错分分析析错错解解1：不不清清楚楚滑滑动动变变阻阻器器阻阻值值变变化化与与负负载载的的关关系系，认为认为R减小负载减小，即用电器的数目减少，错选减小负载减小，即用电器的数目减少，错选A.错错解解2：不不清清楚楚变变压压器器电电流流、电电压压的的因因果果关关系系，认认为为由由输输入入决决定定输出，所谓的输出，所谓的“送多少用多少送多少用多少”，则错选，则错选B而漏选而漏选C.正正确确解解答答当当滑滑动动变变阻阻器器滑滑片片P向向下下移移动动时时，用用电电器器的的总总电电阻阻减减小小，相相当当于于并并联联的的用用电电器器数数目目增增加加，同同时时变变压压器器的的输输入入功功率率增增大大，AD对对；电电网网供供电电是是“用用多多少少供供多多少少”，输输出出电电流流增增大大则则输输入入电电流流增增大大，B正正确确；但但变变压压器器的的输输出出电电压压则则由由输输入入电电压压决决定定，当当输输入入电电压压和和变变压压器器的的匝数比一定时，输出电压一定，匝数比一定时，输出电压一定，C错答案为错答案为C.(2011南南京京模模拟拟)如如图图甲甲所所示示，理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比为为10 1，b是是原原线线圈圈的的中中心心抽抽头头，图图中中电电表表均均为为理理想想的的交交流流电电表表，定定值值电电阻阻R10，其其余余电电阻阻均均不不计计，从从某某时时刻刻开开始始在在原原线线圈圈c、d两两端端加加上上如如图图乙所示的交乙所示的交变电压变电压，则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A当当单单刀双刀双掷掷开关与开关与a连连接接时时，电压电压表的示数表的示数为为22 VB当当单单刀双刀双掷掷开关与开关与a连连接且接且t0.01 s时时，电电流表示数流表示数为为零零C当当单单刀双刀双掷掷开关由开关由a拨拨向向b时时，原，原线线圈的圈的输输入功率入功率变变大大D当当单单刀刀双双掷掷开开关关由由a拨拨向向b时时，副副线线圈圈输输出出电电压压的的频频率率变变为为25 Hz(对应学生用书对应学生用书P188)1理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈匝匝数数比比为为10 1，以以下下说说法法中中正正确确的的是是()A穿穿过过原、副原、副线线圈每一匝磁通量之比是圈每一匝磁通量之比是10 1B穿穿过过原、副原、副线线圈每一匝磁通量的圈每一匝磁通量的变变化率相等化率相等C原、副原、副线线圈每一匝圈每一匝产产生的生的电动势电动势瞬瞬时值时值之比之比为为10 1D正常工作正常工作时时原、副原、副线线圈的圈的输输入、入、输输出功率之比出功率之比为为1 1解解析析对对于于理理想想变变压压器器，认认为为无无磁磁通通量量损损漏漏，因因而而穿穿过过两两个个线线圈圈的的磁磁通通量量相相同同，磁磁通通量量变变化化率率相相同同，A错错误误B正正确确；每每匝匝线线圈圈产产生生的的感感应应电电动动势势相相等等，且且电电压压与与匝匝数数成成正正比比，C错错；理理想想变变压压器器忽忽略略热热损损耗，故输入功率等于输出功率，耗，故输入功率等于输出功率，D正确正确答案答案BD2(2011浙浙江江理理综综)如如图图所所示示，在在铁铁芯芯上上、下下分分别别绕绕有有匝匝数数n1800和和n2200的的两两个个线线圈圈，上上线线圈圈两两端端与与u51 sin314t V的的交交流流电电源源相相连连，将下，将下线线圈两端接交流圈两端接交流电压电压表，表，则则交流交流电压电压表的表的读读数可能是数可能是()A2.0 VB9.0 VC12.7 V D144.0 V答案答案A3(2011长长沙沙模模拟拟)下下图图是是街街头头变变压压器器通通过过降降压压给给用用户户供供电电的的示示意意图图变变压压器器输输入入电电压压是是市市电电网网的的电电压压，不不会会有有很很大大的的波波动动输输出出电电压压通通过输电线输过输电线输送送给给用用户户，输电线输电线的的电电阻用阻用R0表表示示，变变阻阻器器R表表示示用用户户用用电电器器的的总总电电阻阻，当当滑滑动动变变阻阻器器触触头头P向下移向下移动时动时，下列，下列说说法不正确的是法不正确的是()A相当于在增加用相当于在增加用电电器的数目器的数目BA1表的示数随表的示数随A2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大CV1表的示数随表的示数随V2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大D变压变压器的器的输输入功率增大入功率增大答案答案C4(2011海海淀淀区区期期末末)如如图图所所示示，有有一一台台交交流流发发电电机机E，通通过过理理想想升升压压变变压压器器T1和和理理想想降降压压变变压压器器T2向向远远处处用用户户供供电电，输输电电线线的的总总电电阻阻为为R.T1的的输输入入电电压压和和输输入入功功率率分分别别为为U1和和P1，它它的的输输出出电电压压和和输输出出功功率率分分别别为为U2和和P2；T2的的输输入入电电压压和和输输入入功功率率分分别别为为U3和和P3，它它的的输输出出电电压压和和输输出出功功率率分分别别为为U4和和P4.设设T1的的输输入入电电压压U1一一定定，当当用用户户消消耗耗的的电电功功率率变变大大时时，有，有AU2减小，减小，U4变变大大BU2不不变变，U3变变小小CP1变变小，小，P2变变小小 DP2变变大，大，P3变变大大解解析析本本题题考考查查远远距距离离输输电电及及理理想想变变压压器器的的基基本本知知识识由由理理想想变变压压器器输输出出决决定定输输入入可可得得，当当用用户户功功率率增增大大时时，升升压压变变压压器器的的输输入入功功率率必必增增大大，即即P1增增大大，输输入入电电压压U1为为定定值值不不变变，升升压压变变压压器器的的匝匝数数不不变变，输输入入电电压压不不变变，故故输输出出电电压压U2不不变变，由由于于P1增增大大，由由P1U1I1P2U2I2可可得得I1增增加加，P2、I2增增加加，由由闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律：U3U2I2R，故故U3减减小小，降降压压变变压压器器原原、副副线线圈圈匝匝数数不不变变，所所以以随随U3减减小小，U4减减小小，A错错误误，B正正确确；由由于于用用户户功功率率增增加加，即即P4增增加加，理理想想变变压压器器无无功功率率损损耗耗可得：可得：P3P4，功率，功率P3也增加，故也增加，故C错误，错误，D正确正确答案答案BD