变压器远距离输电PPT课件

.,1,第5讲变压器远距离输电,.,2,考点1理想变压器,1.构造：如图所示,理想变压器由_、_和闭合铁芯组成2.原理：电流磁效应、电磁感应(_现象)3.基本关系(1)电压关系：=_.(2)功率关系：P入=_.(3)电流关系：只有一个副线圈时:=_.有多个副线圈时：U1I1=_.,原线圈,副线圈,互感,P出,U2I2+U3I3+UnIn,.,3,4.几种常用的变压器(1)自耦变压器也叫_变压器.,调压,自耦变压器的原副线圈共用一个线圈,升压变压器,降压变压器,.,4,4.几种常用的变压器(2)互感器.电压互感器，用来把高电压变成_.电流互感器，用来把大电流变成_.,低电压,小电流,电流互感器,电压互感器,使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数,使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数,.,5,1.关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变直流电压.(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率.(3)理想变压器本身不消耗能量.(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值.,2.理想变压器的三个制约关系(1)输入电压U1决定输出电压U2.(2)输出电流I2决定输入电流I1.(3)输出功率P2决定输入功率P1.,.,6,(2011新课标全国卷)如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为12；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关，灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()A.U=110V,I=0.2AB.U=110V,I=0.05AC.U=110V,I=0.2AD.U=110V,I=0.2A,.,7,【解析】选A.在副线圈电路中，=0.1A，再根据及，得U1=110V，I1=0.2A，故B、C、D错误，A正确.,.,8,理想变压器基本规律的应用【例证1】(2011江苏高考)(15分)图(a)为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如图(b)所示.若只在ce间接一只Rce400的电阻，或只在de间接一只Rde225的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W.,.,9,(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比.,.,10,【解题指南】解答本题时应注意以下三点：(1)根据图象得出瞬时值表达式、电压最大值和有效值.(2)利用理想变压器的P、U、I的关系计算原线圈中的电流.(3)根据电压关系求线圈的匝数比.,.,11,【规范解答】(1)由原线圈中交变电流的u-t图象可知=200rad/s，电压瞬时值uab=400sin200t(V)(3分)(2)电压有效值U1=(2分)理想变压器P1=P2(2分)原线圈中的电流I1=0.28A(2分)(3)设ab间匝数为n1，根据变压器规律有(4分),.,12,由题意有：，联立可得：=(2分)答案：(1)uab=400sin200t(V)(2)0.28A(3),.,13,【总结提升】理想变压器问题的规范求解1.一般解题思路(1)分析题干条件找出不变量和变量.(2)利用原、副线圈之间的功率关系确定原、副线圈中的电流.(3)根据电磁感应原理，分析电压、电流与原、副线圈匝数比之间的关系.2.应注意的问题(1)对于电源，原线圈相当于用电器；对于用电器，副线圈相当于电源.,.,14,(2)解决变压器问题的三种切入法：电压切入法：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时，=功率切入法：理想变压器的输入、输出功率为P入=P出，当变压器有多个副线圈时，P1=P2+P3+电流切入法：由知，对只有一个副线圈的变压器有，当变压器有多个副线圈时有n1I1=n2I2+n3I3+,.,15,.,16,.,17,.,18,.,19,变压器的动态分析【例证2】如图所示是街头变压器给用户供电的示意图.变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户.输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移动时，下列说法中错误的是(),A.与增加用电器的数目达到的效果相同B.A1表的示数随A2表的示数的增大而增大C.V1表的示数随V2表的示数的增大而增大D.变压器的输入功率增大,.,20,【解题指南】解答本题应注意以下三点：(1)所有用户的用电器应为并联关系.(2)滑动变阻器使负载电阻变化，会改变输出功率.(3)要弄清原、副线圈的电压、电流的因果关系.【自主解答】选C.当滑动变阻器触头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，A、D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，故选C.,.,21,【总结提升】解答本题关键在于理解变压器原、副线圈的电路结构及电压、电流的因果关系，然后根据理想变压器动态分析的思路，即来分析和判断.对本题易错选项及错误原因分析如下：,.,22,.,23,【变式训练】(2011福建高考)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n2=51，电阻R=20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光.下列说法正确的是(),.,24,A.输入电压u的表达式u=20sin(50t)VB.只断开S2后，L1、L2均正常发光C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W【解析】选D.由图乙知周期为0.02s，因此输入电压的表达式u=20sin(100t)V，A错；只断开S2，L1、L2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B错；只断开S2，负载电阻变大，功率变小，C错；S1换接到2后，据和得R消耗的功率为0.8W，故选D.,.,25,考点2远距离输电,1.输电过程(如图所示),.,26,2.电压损失(1)U=U-U.(2)U=_.3.功率损失(1)P=P-P.(2)P=_=_.4.输送电流(1)I=.(2)I=.,IR,I2R,.,27,.,28,1.降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻，由电阻定律R=可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积.(2)减小输电导线中的输电电流，由P=UI可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流.,.,29,2.远距离输电问题的四个关键(1)画出一个模型远距离输电模型图.(2)抓住输电的两端电源和用电器.(3)分析两条导线输电导线.(4)研究两次电压变换升压和降压.,.,30,(2012宁德模拟)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有(),.,31,A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例减小,.,32,【解析】选C.由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A错误；在电能输出过程中有：I2=，U线=I2R线,U3=U2-U线，因P变大，I2变大，所以U线变大，所以降压变压器初级电压U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B错误；根据P线=()2R线，因P变大，所以P线变大，C正确；根据，因P变大，所以比值变大，D错误.,.,33,“模型法”处理远距离输电问题【例证3】一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电.输电线路总电阻为R=1k.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V、60W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则下列说法不正确的是()A.T1原、副线圈电流分别为103A和20AB.T2原、副线圈电压分别为1.8105V和220VC.T1和T2的变压比分别为150和401D.有6104盏灯泡(220V、60W)正常发光,.,34,【解题指南】解答本题应从以下三点重点把握：(1)画出远距离输电的模型图，并在图上标出各个参量.(2)根据P=UI计算输电电流.(3)根据升压变压器和降压变压器原、副线圈的电压、电流和功率关系列式求解.,.,35,【自主解答】选C.远距离输电的模型如图所示.,.,36,T1原线圈的电流为I1=1103A,输电线上损失的功率为P损=I22R=10%P1,所以A=20A，选项A正确；T1的匝数比为；T1上副线圈的电压为U2=50U1=2105V,T2原线圈的电压为U3=U2-I2R=2105V-20103V=1.8105V,选项B正确；T2上原、副线圈的变压比为,选项C错误；能正常发光的灯泡的盏数为：N=6104,选项D正确，故选C.,.,37,【总结提升】应用“模型法”解题时应注意的问题模型法是分析、解决物理问题的常见方法，该方法是舍去表面的、次要的条件，抓住主要的本质因素，得出一种能反映原事件本质特性的理想模型、理想过程、理想状态等，能使一些复杂的问题简单化、形象化、具体化，在使用模型法处理问题时，需注意以下三点：(1)要熟练掌握各种常见的物理模型.(2)能判断出所遇到的问题属于哪种物理模型.(3)能把物理模型和实际问题正确地结合起来.,.,38,【变式训练】(2012三明模拟)为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压.某变电所将电压u0=11000sin100tV的交流电降为220V供居民小区用电，则变电所变压器()A.原、副线圈匝数比为501B.副线圈中电流的频率是50HzC.原线圈的导线比副线圈的要粗D.输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和,.,39,【解析】选B.u0=11000sin100tV中的11000指的是电压的最大值，有效值为11000V，则原、副线圈的匝数之比等于两线圈的电压之比，即501,A错误；由=100得频率为50Hz，变压器不改变电流的频率.因此，副线圈中电流的频率也是50Hz,B正确；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小.因此，副线圈的导线要比原线圈粗，C错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，D错误.,.,40,【例证】如图所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1n2n3为多少？,.,41,【规范解答】灯泡正常发光，可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3.由变压器的电压比公式,所以n2=2n3.同理，灯泡正常发光，功率相等，即PA=PB=PC=PD.由P=I2R，得IA=IB=IC=ID，即I1=I2=I3.由U1I1=U2I2+U3I3得n1I1=n2I2+n3I3，即n1=n2+n3=2n3+n3=3n3,所以n1n2n3=321.答案：321,.,42,1.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为112，原线圈两端的输入电压u=220sin100t(V),电表均为理想电表，滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10.下列叙述中正确的是(),.,43,A.该交流电的频率为100HzB.电压表的读数为40VC.电流表的读数为4AD.若滑动变阻器的滑片P向a端移动，电流表的读数变大【解析】选C.根据原线圈两端输入电压的表达式可知，交流电的频率Hz,A错误；变压器原线圈电压的有效值为U1=220V，利用变压器的变压比U1U2=n1n2，可求得U2=40V，电压表的读数为40V，B错误；电流表的读数为I=4A,C正确；若滑动变阻器的滑片P向a端移动，接入电路的电阻增大，而U2不变，电流表示数变小，D错误.,.,44,2.(2012汕头模拟)如图甲，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随时间t的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个10的电阻.则(),.,45,A.变压器的输入电压最大值是220VB.正弦交变电流的周期是110-3sC.变压器的输入功率是2103WD.电压表的示数是100V【解析】选A.由图乙可知，输入电压最大值为220V,有效值为220V，周期为210-2s,故A正确，B错误；根据变压器原副线圈电压关系得输出电压有效值为U2=100V,则电压表的示数为100V，D错误；变压器的输入功率为=1000W,C错误.,.,46,3.(2012宁德模拟)如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升,下列判断正确的是()A.电动机两端电压为IRB.电动机消耗的功率为I2RC.原线圈中的电流为nID.变压器的输入功率为,.,47,【解析】选D.因为电动机是非纯电阻电路，UIR,PI2R，A、B错误；电动机两端电压为，故电动机消耗的功率为，即为变压器的输入功率