高三物理一轮复习：变压器远距离输电

1、第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器第二讲变压器第二讲变压器 远距离输电远距离输电学习目标学习目标理解变压器的原理，会用功率关系、电压比、电流比进行有关计算能够对变压器进行动态分析会分析计算远距离输电问题理想变压器的理想变压器的“一二三四一二三四”一个原理：互感原理一个原理：互感原理原线圈原线圈接接 交交流流 电电在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量副线圈副线圈产生感产生感应电动势应电动势副线圈副线圈有有 交交流流 电电在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量原线圈原线圈产生感产生感应电动势应电动势变压器通过闭合铁芯利用互感现象实现变压器通过闭合铁芯利用互感现象实现

2、 原原电能电能 磁场能磁场能 副副电能电能转化转化(U1、I1) (变化的磁场变化的磁场) ( U2、I2)二个特征：二个特征：1.1.无漏磁无漏磁：原原磁通量沿铁芯全部通过副线圈磁通量沿铁芯全部通过副线圈2.2.无铜损无铜损：原原副副线圈没有电阻不产生焦耳热线圈没有电阻不产生焦耳热三个决定：三个决定：U2n2/n1U11.U1.U2 2由由U U1 1和匝数比决定；和匝数比决定； 而而U U1 1由电源决定；由电源决定；2.I2.I1 1由由I I2 2和匝数比决定；和匝数比决定； I2U2RI1n2/n1I2而而I I2 2由由U U2 2和负载决定；和负载决定； 3.3.输入功率输入功率

3、P P1 1由输出功率由输出功率P P2 2决定；决定； P1P2四个关系：四个关系：2121nnUU1.1.电压关系电压关系2.2.电流关系电流关系121221nnUUII . .功率关系功率关系 4.4.频率关系频率关系21ff 特点：变特点：变交交不变不变直直，变，变压压不变不变频频 电压输入电压输入决定决定输出输出 电流电流功率功率输出输出决定决定输入输入（一原一副）（一原一副）n1n2U2I2U1I1n3I3U3123123:UUUnnn112233IUI UI U多个副线圈多个副线圈123PPP变压器变压器交变交变电流电流互感器互感器自耦变压器自耦变压器U2U1n1n2U2U1n1

4、n2VA电压互感器电压互感器电流互感器电流互感器考向一考向一理想变压器基本规律的应用理想变压器基本规律的应用【例例1】如图所示，一理想变压器原、副线圈的如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为匝数比为1 2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为额定电压为220 V，额定功率为，额定功率为22 W；原线圈电；原线圈电路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正常发光若用常发光若用U和和I分别表示此时电压表和电流表分别表示此时电压表和电流表的读数，则的读数，则()AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.05 ACU11

5、0 V，I0.2 A DU110 V，I0.2 AA原线圈原线圈含用电器含用电器的变压器的变压器R=102【变式训练变式训练1】如图甲所示，理想变压器原、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为副线圈的匝数比为10：1，R120 ，R230 ，C为电容器已知通过为电容器已知通过R1的正弦交流电如图的正弦交流电如图乙所示，则（乙所示，则（ ）A交流电的频率为交流电的频率为0.02 HzB原线圈输入电压的最大值为原线圈输入电压的最大值为200 VC电阻电阻R2的电功率约为的电功率约为6.67 WD通过通过R3的电流始终为零的电流始终为零 C含容电路含容电路考向二考向二理想变压器的动态分析理想变压

6、器的动态分析【例例2】一理想变压器原、副线圈的匝数比为一理想变压器原、副线圈的匝数比为10 1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的为滑动变阻器的触头下列说法正确的是触头下列说法正确的是()A副线圈输出电压的频率为副线圈输出电压的频率为50 HzB副线圈输出电压的有效值为副线圈输出电压的有效值为31 VCP向右移动时，原、副线圈的电流比减小向右移动时，原、副线圈的电流比减小DP向右移动时，变压器的输出功率增加向右移动时，变压器的输出功率增加 AD【变式训练变式训练2】如图所示，理想变压器的原

7、、副如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为线圈匝数比为1:5，原线圈两端的交变电压为，原线圈两端的交变电压为 ，氖泡在两端电压达到，氖泡在两端电压达到100V时时开始发光，下列说法中正确的有（开始发光，下列说法中正确的有（ ） A开关接通后，氖泡的发光频率为开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz B开关接通后，电压表的示数为开关接通后，电压表的示数为100 V C开关断开后，电压表的示数变大开关断开后，电压表的示数变大 D开关断开后，变压器的输出功率不变开关断开后，变压器的输出功率不变20 2sin100VutAB远距离输电：远距离输电：发发电电机机升压变压器升压变压器高压输电线路高压输电线

8、路降压变压器降压变压器 用用电电器器 14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器三个回路三个回路远远距距离离输输电电在远距离输电中，为传送一定的电功率，尽量减少输在远距离输电中，为传送一定的电功率，尽量减少输电线上的损失，而采取的高压输电措施电线上的损失，而采取的高压输电措施. .初级接升压变压器，到用户再用降压变压器低压配电初级接升压变压器，到用户再用降压变压器低压配电线线输输输输线线损损RUPRIP22)( %1001 PP用用输电输电 %100)(2224 PPPPP损损2121nnUU 1221nnII 2

9、1PP )2(23rIUU 32II 损损PPP 234343nnUU 3443nnII 34pp 工工作作原原理理考向三考向三远距离输电问题远距离输电问题【例例3】在如图所示的远距离输电电路图中，升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（输出功率的增大，下列说法中正确的有（ ）A升压变压器的输出电压增大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降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大输

10、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增大输电线上损耗的功率占总功率的比例增大CD【变式训练变式训练3】2013年年1月月10日开始的低温雨雪冰日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重，为消除高压输电线上的冰，因结冰而损毁严重，为消除高压输电线上的冰，事后有人设计了利用电流的热效应除冰的融冰思事后有人设计了利用电流的热效应除冰的融冰思路若在正常供电时，高压线上送电电压为路若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为电流为I，热耗功率为，热耗功率为P；除冰时，在输电功率、；除冰时，在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通过自动调节高压输电变压器的变压比，使输电线过自动调节高压输电变压器的变压比，使输电线上的热耗功率变为上的热耗功率变为16P，则除冰时，则除冰时()A输电电流为输电电流为4I B输电电流