变压器电能的输送课件新人教版选修3-2.ppt

(对应学生用书P185) 一、理想变压器() 1变压变压 器 (1)主要构造 变压变压 器是由闭闭合铁铁芯和绕绕在铁铁芯上的两个线线圈组组成的，如右图图 原线线圈：与交流电电源连连接的线线圈，也叫初级级线线圈 副线线圈：与负载负载 连连接的线线圈，也叫次级级线线圈 2工作原理 (1)电电流通过过原线线圈时时在铁铁芯中激发发磁场场，由于电电流的大小、方 向在不断变变化，铁铁芯中的磁场场也在不断变变化 (2)变变化的磁场场在副线线圈中产产生感应电动势应电动势 ，所以尽管两个线线圈 之间间没有导线导线 相连连，副线线圈也能够输够输 出电电流 (3)互感现现象是变压变压 器工作的基础础 3理想变压变压 器 不考虑铜损虑铜损 (线线圈电电阻产产生的焦耳热热)、铁损铁损 (涡涡流产产生的焦耳热热) 和漏磁的变压变压 器，即它的输输入功率和输输出功率相等 问题探究 变压变压 器能否改变变恒定电电流的电压电压 ？能否改变变交流电电 的频频率？ 提示 (1)变压变压 器不能改变变恒定电电流的电压电压 由变压变压 器的原理可 知恒定电电流通过过原线线圈时时不能产产生变变化的磁场场，副线线圈中的铁铁芯中的 磁通量就不会变变化，副线线圈中就不会有感应电动势应电动势 (2)变压变压 器也不能改变变交流电电的频频率，因为为原、副线线圈中磁通量 的变变化情况相同 5几种常用的变压变压 器 (1)自耦变压变压 器的原、副线线圈共用一个线线圈，如下图图A、B所示 (2)电压电压 互感器：属降压变压压变压 器，并联联在电电路中，用于测测高电压电压 ，如图图C所示 (3)电电流互感器：属于升压变压压变压 器，串联联在电电路中，用于测测大电电 流，如图图D所示 (1)变压器不能改变直流电压；(2)细线绕制的线圈为高压线圈，粗 线绕制的线圈为低压线圈；(3)U1与n1、n2共同确定U2，I2与n1、n2共同 确定I1，P出确定P入 (对应学生用书P185) 要点一 理想变压器原、副线圈基本量的关系 基 本 关 系 功率关系P入P出 电压关系 U1/U2n1/n2，与负载、副线圈的多 少无关 电流关系 只有一个副线圈时：I1/I2n2/n1 有多个副线圈时：由P入P出得I1U1 I2U2I3U3InUn或I1n1I2n2 I3n3Innn (1)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，只改变交变电流 的电压和电流 要点二 远距离高压输电分析 1.对高压输电问题，应按“发电机升压变压器远距离输电线 降压变压器用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机” 一步一步进行分析 2高压输电既能减少功率损失，也能减少电压损失，但在实际高 压输电时，也并非输电电压越高越好，还需考虑各种因素，依照不同的 情况选择合适的输电电压 在远距离输电问题中，往往从P损IR线入手，求出I线，再根据P输 U输I线，求得输送电压 (2010浙江理综综)某水电电站，用总电总电 阻为为2.5 的输电线输电给输电线输电给 500 km外的用户户，其输输出电电功率是3106 kW.现现用500 kV电压输电电压输电 ， 则则下列说说法正确的是( ) A输电线输电线 上输输送的电电流大小为为2.0105 A B输电线输电线 上由电电阻造成的损损失电压为电压为 15 kV C若改用5 kV电压输电电压输电 ，则输电线则输电线 上损损失的功率为为9108 kW D输电线输电线 上损损失的功率为为PU2/r，U为输电电压为输电电压 ，r为输电为输电 线线的电电阻 答案 B (对应学生用书P186) 题型一 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 一类是负载电阻不变，原、副线圈的电压U1、U2，电流I1、I2， 随匝数比变化而变化的情况； 另一类是匝数比不变，上述各量随负载电阻变化而变化的情况 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； b要弄清“谁决定于谁”的制约关系对电压而言，有输入才有 输出，故输入决定输出；对电流、电功(率)而言，有输出才有输入，故输 出决定输入 (2)变压器动态问题制约思路 电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电 压U2由输入电压U1决定，即U2n2U1/n1，可简述为“原制约副” 电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电 压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1 n2I2/n1，可简述为“副制约原” 负载制约：a.变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2P 负1P负2；b.变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定 (3)动态分析问题的思路程序 例1 (2010全国)图图中为为一理想变压变压 器，其原线线圈与一电压电压 有 效值值不变变的交流电电源相连连：P为为滑动头动头 现现令P从均匀密绕绕的副线线圈最 底端开始，沿副线线圈匀速上滑，直至白炽炽灯L两端的电压电压 等于其额额定电电 压为压为 止用I1表示流过过原线线圈的电电流，I2表示流过过灯泡的电电流，U2表示 灯泡两端的电压电压 ，N2表示灯泡消耗的电电功率(这这里的电电流、电压电压 均指有 效值值，电电功率指平均值值)下列4个图图中，能够够正确反映相应应物理量的 变变化趋势趋势 的是( ) 思路诱导 (1)先考虑电压是什么变化情况； (2)再由欧姆定律判断I2是如何变化的； (3)电灯的电阻变化吗； (4)灯泡的电功率随时间是正比关系吗 答案 BC 题型二 远距离输电问题 (1)有关远距离输电问题，应先画出远距离输电的示意图，并将 已知量和待求量写在示意图的相应位置 (2)抓住输电的两端电源和用电器；分析一条线输电线；研究 两次电压变换升压和降压 (3)以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立回路，各回路分 别用欧姆定律，串、并联的特点及电功、电功率等公式进行计算、联系 各回路的原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率等于输出功率 的关系 例2 (12分)某电电厂要将电电能输输送到较远较远 的用户户，输输送的总总功率 为为9.8104 W，电电厂输输出电压仅为电压仅为 350 V，为为减少输输送功率损损失，先用 一升压变压压变压 器将电压电压 升高再输输出已知输电线输电线 路的总电总电 阻为为4 ，允 许损许损 失的功率为输为输 送功率的5%，所需电压为电压为 220 V，求升压压、降压变压变 压压器的原、副线线圈的匝数比各是多少？ 思路诱导 由输电线上损耗的功率和电阻，可计算出输电线上的 电流吗？由能量守恒，升压变压器输出端的电压为多少？降压变压器输 入端的功率如何计算？降压变压器的输入电压为多少？ 易错分析 常见的错误在于把输电线路上损失的电压与升压变压 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 解析 变压器的输出功率决定输入功率，A错；输电线路中的电 流由输出功率与输出电压决定，B错；当用户用电器的总电阻减小时， 因电流增大，故输电线上损失的功率增大，C对；降压变压器的输入电 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 答案 C 易错点2：对变压器的动态分析出现错误 如图图所示是街头变压头变压 器给给用户户供电电的示意图图变压变压 器的输输入电电 压压是市电电网的电压电压 ，不会有很大的波动动，输输出电压电压 通过输电线输过输电线输 送 给给用户户输电线输电线 的电电阻用R0表示，滑动变动变 阻器R表示用户户用电电器的总总 电电阻，当滑动变动变 阻器滑片P向下移动时动时 ，下列说说法不正确的是( ) A相当于在增加用电电器的数目 BA1表的示数随A2表的示数的增大而增大 CV1表的示数随V2表的示数的增大而增大 D变压变压 器的输输入功率增大 易错分析 错解1：不清楚滑动变阻器阻值变化与负载的关系， 认为R减小负载减小，即用电器的数目减少，错选A. 错解2：不清楚变压器电流、电压的因果关系，认为由输入决定输 出，所谓的“送多少用多少”，则错选B而漏选C. 正确解答 当滑动变阻器滑片P向下移动时，用电器的总电阻减 小，相当于并联的用电器数目增加，同时变压器的输入功率增大，AD 对；电网供电是“用多少供多少”，输出电流增大则输入电流增大，B 正确；但变压器的输出电压则由输入电压决定，当输入电压和变压器的 匝数比一定时，输出电压一定，C错答案为C. (2011南京模拟)如图图甲所示，理想变压变压 器原、副线线圈的匝数比 为为101，b是原线线圈的中心抽头头，图图中电电表均为为理想的交流电电表，定值值 电电阻R10 ，其余电电阻均不计计，从某时时刻开始在原线线圈c、d两端加上 如图图乙所示的交变电压变电压 ，则则下列说说法中正确的是( ) A当单单刀双掷掷开关与a连连接时时，电压电压 表的示数为为22 V B当单单刀双掷掷开关与a连连接且t0.01 s时时，电电流表示数为为零 C当单单刀双掷掷开关由a拨拨向b时时，原线线圈的输输入功率变变大 D当单单刀双掷掷开关由a拨拨向b时时，副线线圈输输出电压电压 的频频率变为变为 25 Hz (对应学生用书P188) 1理想变压变压 器原、副线线圈匝数比为为101，以下说说法中正确的是( ) A穿过过原、副线线圈每一匝磁通量之比是101 B穿过过原、副线线圈每一匝磁通量的变变化率相等 C原、副线线圈每一匝产产生的电动势电动势 瞬时值时值 之比为为101 D正常工作时时原、副线线圈的输输入、输输出功率之比为为11 解析 对于理想变压器，认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈 的磁通量相同，磁通量变化率相同，A错误B正确；每匝线圈产生的感 应电动势相等，且电压与匝数成正比，C错；理想变压器忽略热损耗， 故输入功率等于输出功率，D正确 答案 BD 2(2011浙江理综)如图图所示，在铁铁芯上、下分别绕别绕 有匝数n1 800和n2200的两个线线圈，上线线圈两端与u51 sin314t V的交流电电源相 连连，将下线线圈两端接交流电压电压 表，则则交流电压电压 表的读读数可能是( ) A2.0 V B9.0 V C12.7 V D144.0 V 答案 A 3(2011长沙模拟)下图图是街头变压头变压 器通过过降压给压给 用户户供电电的示 意图图变压变压 器输输入电压电压 是市电电网的电压电压 ，不会有很大的波动动输输出电电 压压通过输电线输过输电线输 送给给用户户，输电线输电线 的电电阻用R0 表示，变变阻器R表示用户户用电电器的总电总电 阻，当滑动变动变 阻器触头头P 向下移动时动时 ，下列说说法不正确的是( ) A相当于在增加用电电器的数目 BA1表的示数随A2表的示数的增大而增大 CV1表的示数随V2表的示数的增大而增大 D变压变压 器的输输入功率增大 答案 C 4(2011海淀区期末)如图图所示，有一台交流发电发电 机E，通过过理 想升压变压压变压 器T1和理想降压变压压变压 器T2向远处远处 用户户供电电，输电线输电线 的总总 电电阻为为R.T1的输输入电压电压 和输输入功率分别为别为 U1和P1，它的输输出电压电压 和输输 出功率分别为别为 U2和P2；T2的输输入电压电压 和输输入功率分别为别为 U3和P3，它的 输输出电压电压 和输输出功率分别为别为 U4和P4.设设T1的输输入电压电压 U1一定，当用户户 消耗的电电功率变变大时时，有 AU2减小，U4变变大 BU2不变变，U3变变小 CP1变变小，P2变变小 DP2变变大，P3变变大 解析 本题考查远距离输电