高三物理变压器和远距离输电

1、.变压器变压器 远距离输电远距离输电.一一. 变压器原理变压器原理 1. 变压器的构造变压器的构造: 2. 变压器的变压比变压器的变压比: 3. 变压器的变流比变压器的变流比: 4. 几种常用的变压器几种常用的变压器二二. 远距离输电远距离输电:三三.例题：例题：例例1 例例2 P230/练习练习2 97高考变形高考变形. 96年上海高考年上海高考 P229/例例2 例例3 例例4 例例5 P229/例例3 例例 6 变压器变压器 远距离输电远距离输电.一一. 变压器原理变压器原理 1. 变压器的构造变压器的构造: 变压器是由闭合铁芯和绕在铁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

2、圈跟电源连接，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钢片叠合而成.2.变压器的变压比变压器的变压比: 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理想变压器原副线圈的端电压跟匝数成正比.当当n2n1时，时，U2U1，变压器使电压升，变压器使电压升 高，高， 这种变压器叫做

3、升压变压器这种变压器叫做升压变压器当当n2n1时，时，U2U1，变压器使电压降低，变压器使电压降低， 这种变压器叫做降压变压器这种变压器叫做降压变压器.3. 变压器的变流比变压器的变流比:理想变压器的输入的电功率理想变压器的输入的电功率I1U1等于输出的电功率等于输出的电功率I2U2，即即 I1U1=I2U2由由U1 U2= n1n2 I1 I2 = n2n1 可见，变压器工作时，原线圈和副线圈中的可见，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

4、线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗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注意:上式只对仅有一个副线圈时适用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若有两个及以上副线圈时,必须由输入的电必须由输入的电功率功率 等于输出的电功率计算等于输出的电功率计算.4. 几种常用的变压器几种常用的变压器 a. 自耦变压器自耦变压器 .特点是铁芯上只绕有一个线圈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，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）；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，如

5、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）就可以升高电压（图乙）b.调压变压器调压变压器.就是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈就是一种自耦变压器，它的构造如图所示线圈AB绕绕在一个圆环形的铁芯上，在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压之间加上输入电压U1，移，移动滑动触头动滑动触头P 的位置就可以调节输出电压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减少输电中的功率损失可以有两种方法: P损损=I2 R 一种方法是一种方法是: 减小电阻减小电阻. 在电线长度在电线长度L一定的情况下，一定的情况下， 应当选用电阻率小、横截面积大的导线应当选

6、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另一种方法是提高输电的电压U，减小电流，减小电流I减减 小输电导线中的电流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，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，功率损失功率损失P=I2R 就减小到原来的万分之一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减小输电线路上的电压损失也有两种方法U损损 =IR 一种是增大输电导线的截面积以减小电阻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，必须提高输电电压提下，必须

7、提高输电电压通过以上分析，我们看到，通过以上分析，我们看到，无论从减小输电中的功率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，减小输电电流电压，减小输电电流二二. 远距离输电远距离输电:.远远距距离离输输送送电电示示意意图图.P227/思考思考2理想变压器原、副线圈的匝数比理想变压器原、副线圈的匝数比为为1 10，当原线圈接在，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后，的蓄电池两端以后，则副线圈的输出电压为则副线圈的输出电压为【 】A60V BC D以上答案都不对以上答案都不对V260V2/60D. 例例1 . 一台变压器原

8、线圈输入一台变压器原线圈输入380V电压后，电压后，副线圈输出电压为副线圈输出电压为19V，若副线圈增加，若副线圈增加150匝，匝，输出电压增加到输出电压增加到38V，则变压器原线圈的匝数为，则变压器原线圈的匝数为 匝。匝。U1 n1 = U2 n2= U3 n3 =k= U nn1 =U1 n U =380150/(38-19) =3000匝匝又解又解:380 n1 = 38 (n2+150)n2=150匝匝n1=3000匝匝380 n1 =19 n2解解:U1 n1 = U2 n23000. 例例2.如图所示，有一理想变压器，原线圈匝如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为数为n1，两个副线

9、圈的匝数分别为，两个副线圈的匝数分别为n2和和n3，原，原副线圈的电压分别为副线圈的电压分别为U1、U2、U3，电流分别为，电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：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/练习练习2. 如图所示的理想变压器如图所示的理想变压器,输入电压输入电压U1 =220伏，各线圈匝数之比伏，各线圈匝数之比

10、n1 :n2: n3=10:5:1。R2=110欧欧, 测得通过测得通过R3的电流的电流I3 =2A。求：流经。求：流经电阻电阻R2及初级线圈中的电流强度及初级线圈中的电流强度I2 和和I1 各为多各为多少？少？解解:U1: U2: U3= n1 :n2: n3=10:5:1U2=110VU3= 22V理想变压器的输入的电功率等于输出的电功率，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=0.7AI2 =U2 /R2 =1A. 97高考变形高考变形. 图（甲）、（乙）两电路中，当图（甲）、（乙）两电路中，当a、b两端

11、与两端与e、f 两端分别加上两端分别加上220V的交流电压时，的交流电压时，测得测得c、d 间与间与g、h 间的电压均为间的电压均为110V。若分。若分别在别在c、d两端与两端与g、h 两端加上两端加上110V的交流电压，的交流电压，则则a、b间与间与 e、f间的电压分别为间的电压分别为 V和和 V,若分别在若分别在c、d两端与两端与g、h 两端加上两端加上110V的恒定的恒定电压，则电压，则a、b间与间与 e、f间的电压分别为间的电压分别为 V, 和和 V. d1102201100.例例、如图是一个理想变压器的电路图，若、如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点两点接交流电压接交流电压U时

12、，五个相同的灯泡均正常发光，则原、时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为：副线圈的匝数比为： A. 5 1 B. 1 5 C. 4 1 D. 1 4n1n2UAB解解：设灯泡正常发光的电流为：设灯泡正常发光的电流为I，则原、副线圈的电流分别为则原、副线圈的电流分别为I和和4I，如图示。，如图示。I4I所以原、副线圈的匝数比为所以原、副线圈的匝数比为 4 1.1996年上海高考题年上海高考题：P228/例例1 在绕制变压器时，某人误在绕制变压器时，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

13、只有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的匝数之比的匝数之比n1 n2=2 1在不接负载的情况下【在不接负载的情况下【 】A当线圈当线圈1输入电压输入电压220V时，时， 线圈线圈2输出电压为输出电压为110VB当线圈当线圈1输入电压输入电压220V时，时， 线圈线圈2输出电压为输出电压为55VC当线圈当线圈2输入电压输入电压110V时，时， 线圈线圈1输出电压为输出电压为220VD当线圈当线圈2输入电压输入电压110V时，时， 线圈线圈1输出电压为输出电压为110V 解见下一屏解见下一

14、屏12.【分析】【分析】 因为理想变压器原、副线圈电压之比（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（等于线圈中产生的感应电动势之比（E1/E2），每个线），每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈,所以当从线圈所以当从线圈1输入电压输入电压U1=220V时，由时，由【答】【答】 B、D当从线圈当从线圈2输入电压输入电压U2=110V时，同理由时，同理由.bacd5V3VP229/例例2 . 如图所示的理想变压器有两个副线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，输出电压圈，副线圈的绕向和输出端见图，输出电

15、压分别是分别是5V和和3V，要获得，要获得8V电压，两个副线电压，两个副线圈的连接方法是：圈的连接方法是：( )(A) b 、 c 连接连接, a 、 d 两端输出两端输出(B) a、 d 连接连接, b 、 c两端输出两端输出(C) a 、 c连接连接, b 、 d两端输出两端输出(C) b 、 d连接连接, a 、c 两端输出两端输出A B.例例3.如图所示如图所示,一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和和cd(匝数都为匝数都为n1)、ef和和gh(匝数都为匝数都为n2)组成组成.用用I1和和U1表表示输入电流和电压示输入电流和电压,I2和和U2表示

16、输出电流和电压表示输出电流和电压.在下列在下列4种连接法中种连接法中,符合关系符合关系 U1/U2=n1/n2, I1/ I2=n2/n1的有的有( ).(A) b与与c相连相连,以以a、d为输入端为输入端; f与与g相连相连,以以e、h为输出端为输出端(B) b与与c相连相连,以以a、d为输入端为输入端; e与与g相连相连,f与与h相连作为输出端相连作为输出端(C) a与与c相连、相连、b与与d相连作为输入端相连作为输入端; f与与g相连相连,以以e、h为输出端为输出端(D) a与与c相连、相连、b与与d相连作为输入端相连作为输入端; e与与g相连相连, f与与h 相连作为输出端相连作为输出

17、端A D. 例例4. 在远距离输电中，当输送的电功率相在远距离输电中，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同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是（正确的是（ ）(A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率，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，可大大减提高输送电压从而减小输送电流，可大大减 小损失小损失 的功率的功率(C)损失的功率与输送电压的二次方成反比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损失的功率与输电线上的电压降成反比A B C. 例例5.变压器接入某输

18、电电路中，现以相同变压器接入某输电电路中，现以相同的输入电压的输入电压U，不同的输出电压输送相同的电，不同的输出电压输送相同的电功率功率P，输电线电阻为，输电线电阻为R当副线圈与原线圈匝当副线圈与原线圈匝数比为数比为K时，输电线线路上损耗的功率时，输电线线路上损耗的功率为为 ；当匝数比为；当匝数比为nK时，线路上损时，线路上损耗的功率为原来的耗的功率为原来的_倍倍.(P/KU)2 R1/n2解解: 变压器输出电压为变压器输出电压为KU, 线路电流为线路电流为P/KU,功率损失为功率损失为P=I2 R=(P/KU)2 R .匝数比为匝数比为nK时时,变压器输出电压增大为变压器输出电压增大为n倍倍

19、,线路电流减小为线路电流减小为1/n,功率损失减小为原来的功率损失减小为原来的 1/n2. P229/例例3、某发电机输出功率某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电千瓦，发电机端电压压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现欧。现要求输电损耗为要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为，用户得到的电压恰好为220伏，则：伏，则：画出输电线路的示意图；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。求出所用的变压器的原副线圈匝数比。解：解：线路上损耗的功率为线路上损耗的功率为P = 5000 W，P =I2 2 R,电流为电流为I2 =25A， 线路上的电压为线路上的电压为U=I2