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变压器 远距离输电 一. 变压器原理 1. 变压器的构造: 2. 变压器的变压比: 3. 变压器的变流比: 4. 几种常用的变压器 二. 远距离输电: 三.例题：例1 例2 P230/练习2 97高考变形. 96年上海高考 P229/例2 例3 例4 例5 P229/例3 例 6 变压器 远距离输电 一. 变压器原理 1. 变压器的构造: 变压器是由闭合铁芯和绕在铁 芯上的两个线圈组成的一个线圈跟电源连接， 叫原线圈（也叫初级线圈）；另一个线圈跟负载 连接，叫副线圈（也叫次级线圈）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 钢片叠合而成 2.变压器的变压比: U1U2 =n 1n2 U1 n1 = U2 n2= U3 n3 =k 理想变压器原副线圈的端电压跟匝数成正比. 当n2n1时，U2U1，变压器使电压升高， 这种变压器叫做升压变压器 当n2n1时，U2U1，变压器使电压降低， 这种变压器叫做降压变压器 3. 变压器的变流比: 理想变压器的输入的电功率I1U1等于输出的电功率I2U2， 即 I1U1=I2U2 由U1 U2= n1n2 I1 I2 = n2n1 可见，变压器工作时，原线圈和副线圈中的 电流跟它们的匝数成反比 变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制 低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制 注意:上式只对仅有一个副线圈时适用. 若有两个及以上副线圈时,必须由输入的电 功率 等于输出的电功率计算. 4. 几种常用的变压器 a. 自耦变压器 .特点是铁芯上只绕有一个线圈 如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分 ，就可以降低电压（图甲）； 如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈 ，就可以升高电压（图乙） b.调压变压器. 就是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕 在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移 动滑动触头P 的位置就可以调节输出电压U2 减少输电中的功率损失可以有两种方法: P损=I2 R 一种方法是: 减小电阻. 在电线长度L一定的情况下 ， 应当选用电阻率小、横截面积大的导线 另一种方法是提高输电的电压U，减小电流I减 小输电导线中的电流 在导线电阻不变的条件下，电流如果减小到原来的百分之一 ，功率损失P=I2R 就减小到原来的万分之一 减小输电线路上的电压损失也有两种方法U损 =IR 一种是增大输电导线的截面积以减小电阻 另一种是减小输电电流在输送电功率不变的前 提下，必须提高输电电压 通过以上分析，我们看到，无论从减小输电中的功率 损失，还是从减小电压损失方面看，都要求提高输电 电压，减小输电电流 二. 远距离输电: 远 距 离 输 送 电 示 意 图 P227/思考2理想变压器原、副线圈的匝数比 为110，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后， 则副线圈的输出电压为【 】 A60V B C D以上答案都不对 D 例1 . 一台变压器原线圈输入380V电压后， 副线圈输出电压为19V，若副线圈增加150匝， 输出电压增加到38V，则变压器原线圈的匝数为 匝。 U1 n1 = U2 n2= U3 n3 =k = U n n1 =U1 n U =380150/(38-19) =3000匝 又解 : 380 n1 = 38 (n2+150) n2=150匝n1=3000匝 380 n1 =19 n2 解:U1 n1 = U2 n2 3000 例2.如图所示，有一理想变压器，原线圈匝 数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原 副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为 I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知， 下列结论中，正确的是：( ) (A)U1：U2n1：n2，U2：U3=n2：n3； (B)I1/I3=n3/n1，I1/I2=n2/n1； (C) I1U1=I2U2I3U3 ； (D) n1I1=n2I2n3I3 。 A C D P230/练习2. 如图所示的理想变压器,输入电压 U1 =220伏，各线圈匝数之比n1 :n2: n3=10:5:1。 R2=110欧, 测得通过R3的电流I3 =2A。求：流经 电阻R2及初级线圈中的电流强度I2 和I1 各为多少 ？ 解: U1: U2: U3= n1 :n2: n3=10:5:1 U2=110VU3= 22V 理想变压器的输入的电功率等于输出的电功率 ， I1U1= I2U2 + I3U3 I1U1=1 110+222=154V I1=0.7A I2 =U2 /R2 =1A 97高考变形. 图（甲）、（乙）两电路中，当a、b 两端与e、f 两端分别加上220V的交流电压时， 测得c、d 间与g、h 间的电压均为110V。若分 别在c、d两端与g、h 两端加上110V的交流电压 ，则a、b间与 e、f间的电压分别为 V和 V,若分别在c、d两端与g、h 两端加上110V的恒 定电压，则a、b间与 e、f间的电压分别为 V, 和 V. d 110 220110 0 例、如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点 接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常发光，则原 、副线圈的匝数比为： A. 5 1 B. 1 5 C. 4 1 D. 1 4 n1n2 U A B 解：设灯泡正常发光的电流为I， 则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。 I4I 所以原、副线圈的匝数比为 4 1 1996年上海高考题：P228/例1 在绕制变压器时，某人误 将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上 当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半 通过另一个线圈，另一半通过中间的臂已知线圈1、2 的匝数之比n1n2=21在不接负载的情况下【 】 A当线圈1输入电压220V时， 线圈2输出电压为110V B当线圈1输入电压220V时， 线圈2输出电压为55V C当线圈2输入电压110V时， 线圈1输出电压为220V D当线圈2输入电压110V时， 线圈1输出电压为110V 解见下一屏 1 2 【分析】 因为理想变压器原、副线圈电压之比（U1/U2 ）等于线圈中产生的感应电动势之比（E1/E2），每个线 圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈,所以当从线圈1 输入电压U1=220V时，由 【答】 B、D 当从线圈2输入电压U2=110V时，同理由 b a c d 5V 3V P229/例2 . 如图所示的理想变压器有两个副线 圈，副线圈的绕向和输出端见图，输出电压 分别是5V和3V，要获得8V电压，两个副线 圈的连接方法是：( ) (A) b 、 c 连接, a 、 d 两端输出 (B) a、 d 连接, b 、 c两端输出 (C) a 、 c连接, b 、 d两端输出 (C) b 、 d连接, a 、c 两端输出 A B 例3.如图所示,一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab 和cd(匝数都为n1)、ef和gh(匝数都为n2)组成.用I1和U1表 示输入电流和电压,I2和U2表示输出电流和电压.在下列4 种连接法中,符合关系 U1/U 2= n1/n 2, I1/ I 2= n2/n1 的有( ). (A) b与c相连,以a、d为输入端; f与g相连,以e、h为输出端 (B) b与c相连,以a、d为输入端; e与g相连,f与h相连作为输出端 (C) a与c相连、b与d相连作为输入端; f与g相连,以e、h为输出端 (D) a与c相连、b与d相连作为输入端; e与g相连, f与h 相连作为输出端 A D 例4. 在远距离输电中，当输送的电功率相 同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法 正确的是（ ） (A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率， 但此种方法很有限 (B)提高输送电压从而减小输送电流，可大大减 小损失 的功率 (C)损失的功率与输送电压的二次方成反比 (D)损失的功率与输电线上的电压降成反比 A B C 例5.变压器接入某输电电路中，现以相同 的输入电压U，不同的输出电压输送相同的电 功率P，输电线电阻为R当副线圈与原线圈匝 数比为K时，输电线线路上损耗的功率为 ；当匝数比为nK时，线路上损耗的功率为原来 的_倍. (P/KU)2 R 1/n2 解: 变压器输出电压为KU, 线路电流为P/KU, 功率损失为P=I2 R=(P/KU)2 R . 匝数比为nK时,变压器输出电压增大为n倍, 线路电流减小为1/n, 功率损失减小为原来的 1/n2. P229/例3、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电 压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现 要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则 ：画出输电线路的示意图； 求出所用的变压器的原副线圈匝数比。 解：线路上损耗的功率为P = 5000 W， P =I2 2 R, 电流为I2 =25A， 线路上的电压为U=I2 R=200V， U2 =P/I2 =100000/25=4000V, n1n2 =U 1U2 =1 4 U3=U2 -U =3800V U4 =220V n3n4 =U 3U4 =190 11 U4 =220V U1=1000V 8 U2 U3 例6. 有一条河流，河水流量为4m 3/s，落差为5m， 现利用它来发电，使用的发电机总效率为50，发电 机输出电压为350V，输电线的电阻为4，允许输电 线上损耗功率为发电机输出功率的5，而用户所需 要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副 线圈的匝数比g=9.8m/s2 线路上损耗的功率为P = 4