时 变压器　电能的输送.pptx

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1、2.理想变压器的理想化条件及其规律如图11-2-1所示，在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：E1=n1 ,E2=n2图1121第1页/共47页忽略原、副线圈内阻，有U1E1，U2E2另外，考虑到铁芯的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有1=2由此便可得理想变压器的电压变化规律为 .在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”)，于是有P1=P2 而P1=I1U1P2=I2U2第2页/共47页由此可见

2、：(1)电压跟匝数的关系：(2)功率关系：P输入=P输出(3)电流关系：.需要特别引起注意的是：(1)只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：U1I1=U2I2，第3页/共47页(2)变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：P1=U1I1，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比.式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”.“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率.实际上，负载越小，R越大；负载越大，R越小.这一点在审题时要特别注意.第4页/共47页二、远距离高压输电中的功率、电压和电流关系在电能远距离传输中，为

3、了减小输电过程中的能量损失，通常采用高压输电，将电源电压用升压变压器提高，到了用户又要用降压变压器降压，输电电路如图11-2-2所示.图1122第5页/共47页分析此类问题的过程中，先必须明确三个回路：(1)电源回路(升压变压器原线圈电压U1，升压变压器原线圈电流I1，升压变压器原线圈功率P1)第6页/共47页(2)输送回路(升压变压器副线圈电压U2,降压变压器原线圈电压U3,输电线损失电压U,升压变压器副线圈电流I2,降压变压器原线圈电流I3,升压变压器副线圈功率P2,降压变压器原线圈功率P3,输电线损失功率P)(3)用户回路(降压变压器副线圈电压U4,降压变压器副线圈电流I4,降压变压器副

4、线圈功率P4)第7页/共47页其次要掌握以下几个关系：(1)功率关系(为了研究的方便，我们常把变压器视为理想变压器处理)P1=P2,P2=P3+P,P3=P4(2)电压关系 ,U2=U3+U,第8页/共47页(3)电流关系,I2=I3,(4)输电导线电压损失U=.=.(5)输电导线上损耗的电功率P=.=.I2R线U2U3I2UP2P3P1P4第9页/共47页变压器基本原理 一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=115.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图11-2-3所示.副线圈仅接入一个10的电阻.图1123第10页/共47页则()A.流过电阻的电流是20AB.与电阻并联的电压表的示数是1

5、00 VC.经过1分钟电阻发出的热量是6103JD.变压器的输入功率是1103W 第11页/共47页原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为100V，流过电阻的电流是10A；与电阻并联的电压表的示数是100V；经过1分钟电阻发出的热量是6104J.故选D.第12页/共47页变式训练1：如图11-2-4，理想变压器原副线圈匝数之比为41.原线圈接入一电压为u=U0sint的交流电源，副线圈接一个R=27.5的负载电阻.若U0=220 V，=100rad/s，图1124第13页/共47页则下述结论正确的是()A.副线圈中电压表的读数为55 VB.副线圈中输出交流电的周期为 sC.原

6、线圈中电流表的读数为0.5AD.原线圈中的输入功率为110 W答案：C第14页/共47页变压器的负载变化引起其他物理量的变化 用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题.如图11-2-5所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S闭合时，第15页/共47页以下说法正确的是()A.原线圈中电流减小B.R两端的电压增大C.副线圈输出电压减小D.原线圈输入功率减小图1125第16页/共47页因输出电压与负载无关，由原副线圈的匝数比和原线圈两端电压决定，应保持不变，故C错；当S接通时，负载总电阻减小，流经

7、副线圈和输电线等效电阻R的电流增大，流经原线圈的电流也增大，故A错；等效电阻R的电压增大，B对；原线圈输入功率P=UI，应增大，故D错，正确选项为B.第17页/共47页变式训练2：如图11-2-6，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的和.为理想电压表，读数分别为U1和U2；、.和 为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.图1126第18页/共47页现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是()A.U2变小，I3变小B.U2不变，I3变小C.I1变小，I2变小D.I1变大，I2变大C第19页/共47页了解远距离输电的特点，会处理输电过

8、程中变压器的相关问题 学校有一台应急备用的发电机，内阻为r=1，升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻为R=4，全校22个教室，每个教室用“220V,40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，第20页/共47页则：(1)发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？(3)输电线上损耗的电功率多大？图1127第21页/共47页(1)所有灯都正常工作的总功率22640W=5280W,用电器总电流为I2=,输电线上的电流I1=IR=I2=6A,降压变压器上：U2=4U2=880V，输电线上的电压损失为：UR=IRR=24V,第22页/共47页因此升压变压器的输出电压为U1=

9、UR+U2=904V，输入电压为U1=226V，输入电流为I1=4I1=24A，所以发电机输出功率为P出=U1I1=5424W.(2)发电机的电动势E=U1+I1r=250V(3)输电线上损耗的电功率PR=R=144W第23页/共47页变式训练3：某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6.(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率;(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1n2=221的变压器降压，求用户得到的电压.第24页/共47页第25页/共47页第26页/共47页第27页/共47页 解析：导体棒匀速向右切割磁感线运动，变压器输入端为稳恒电流，故输出端电压为零，变压器

10、不工作 答案：C第28页/共47页 2.如图1129所示为一台理想变压器，原、副线圈的匝数分别为n1=400匝，n2=800匝，如果导线的电阻忽略不计，那么可以确定()A这是一台升压变压器 B副线圈两端电压是原线圈两端电压的一半 C通过副线圈的电流是通过原线圈电流的两倍 D变压器输出电功率是输入电功率的两倍图1129A第29页/共47页 3.在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下面四个图中，能正确反映其工作原理的是()第30页/共47页第31页/共47页 解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多监测每相的电流必须将原线圈串联在

11、火线中 答案：A第32页/共47页 4.如图11210所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则()图11210第33页/共47页 A保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将减小 B保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小 C保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大 D保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将减小第34页/共47页 解析：K由a合到b时，n1减小，由U1/U2=n1/n2，可知U2增大，P2=U/R随之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，从而I1增大，A错误；K由

12、b合到a时，与上述情况相反，P2将减小，B正确；P上滑时，R增大，P2=U/R减小，又P1=P2，P1=I1U1，从而I1减小，C错误；U1增大，由U1/U2=n1/n2可知，U2增大，I2=U2/R随之增大，由I1/I2=n2/n1可知I1也增大，D错误 答案：B第35页/共47页 5.有一种穿芯式电流互感器，如图11211所示，其工作原理是将被测量导线从互感器中心直接穿过，从铁芯所绕线圈上电流表的读数就可计算出被测导线上的电流，若已知线圈的匝数为50匝，电流表的示数为5A，则导线上的电流为()A0.1A B10A C250A D10 A 图11211C第36页/共47页 6.如图11212

13、所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80104V的霓虹灯供电，使它正常发光为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断求 (1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？图11212第37页/共47页 解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2.根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有：I1U1=I2U2 当I2=12mA时，I1即为熔断电流 代入数据，得I1=0.98A (2)设副线圈中电流为I2=10mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变

14、压器的输入功率等于输出功率，有：P1=I2U2，代入数据得P1=180W第38页/共47页 7.(2010天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图10213所示当开关S闭合后()图10213第39页/共47页AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大CV2示数变大，V1与V2示数的比值变大DV1示数变大，V1与V2示数的比值不变第40页/共47页第41页/共47页 8.(2010浙江卷)

15、某水电站，用总电阻为2.5的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3106kW.现用500kV电压输电，则下列说法正确的是()A输电线上输送的电流大小为2.0105A B输电线上由电阻造成的损失电压为15kV C若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108kW D输电线上损失的功率为DP=U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻第42页/共47页第43页/共47页 9.发电机输出功率为100kW，输出电压为250V，用户需要220V的电压，输电线电阻为10，若输电线损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)输电线上的升压和降压变压器原、副线圈的匝数比；(2)画出此输电线路示意图；(3)用户得到的电功率是多少？第44页/共47页 解析：输电线路的示意图如下图所示，输电线损耗功率P线=1004%kW=4kW，又P线=IR线 输电线电流I2=I3=20A第45页/共47页第46页/共47页谢谢您的观看！第47页/共47页