高考物理详解详析变压器电能的输送doc高中物理

变压器电能的输送一、理想变压器1、构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．2、作用：在输送电能的过程中改变电压．3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象．（互感）．4、理想变压器的理想化条件及其规律．在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：，，忽略原、副线圈内阻，有U1＝E1，U2＝E2，另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有由此便可得理想变压器的电压变化规律为在此根底上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两局部，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有，而，于是又得理想变压器的电流变化规律为，由此可见：理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差异，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差异．）-7-/7\n二、变压器的物理量变化的规律1、电压规律]理解：（1）U1由电源决定，U2随U1和n的变化而变化，副线圈相当于一个新电源（2）U/n表示单匝线圈的电压。（类比于砌墙）2、功率规律理解：（1）理想变压器只传递能量，不消耗能量（2）p1随p2的变化而变化，但p1不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类比：银行出纳）3、电流规律[理解：R增大，I2减小，p2减小，p1减小，I1减小]n2增加，U2增加，I2增加，p2增加，p1增加，I1增加结论：I1随I2地变化而变化多组副线圈（1）无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有（类比：砌墙）U1I1U3I3U2I2（2）令-7-/7\nn2Ln3R220Vn1【例1】理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A，求通过n3的负载R的电流I3。解：由于两个次级线圈都在工作，所以不能用I∝1/n，而应该用P1=P2+P3和U∝n。由U∝n可求得U2=36V，U3=1000V；由U1I1=U2I2+U3I3和I2=1A可得I3=0.03A。[来源:Ks5u.com.Com]【例2】在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反响其工作原理的是AAAAA零线火线火线零线零线火线零线火线A.B.C.D.]]]【例3】如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，那么（A、B、D）A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B.保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D.保持P的位置不变，K合在a处，假设U1增大，I1将增大]【例4】一台理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2=60匝，n3=600匝，假设通过两个副线圈中的电流强度分别是I2=1A，I3=4A，求原线圈中的电流强度.-7-/7\n根据电功率公式有：I1U1=I2U2+I3U3①，又因为，U2=②，U3=U1③，把②③代入①，整理得：I1n1=I2n2+I3n3]所以I1=A=2.24A三、远距离输电用户电源U,p△U，△pRU′，p′A、明确物理量电源的输出电压U，输出功率p导线上损失电压△U，损失功率△p]用户得到的电压U′，得到的功率p′B．怎样减少电能损失减小时间t减小电阻减小导线长度L，减小电阻率（铜和铝）增大截面积s减小电流，提高输出电压，⊿p与输出电压U平方反比C．其他方面的能量损失—输电线上的电压损失，除与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。]【例5】在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：⑴这时的输电效率η-7-/7\n和输电线的总电阻r。⑵假设想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？解；⑴由于输送功率为P=500kW，一昼夜输送电能E=Pt=12000度，终点得到的电能E/=7200度，因此效率η=60%。输电线上的电流可由I=P/U计算，为I=100A，而输电线损耗功率可由Pr=I2r计算，其中Pr=4800/24=200kW，因此可求得r=20Ω。⑵输电线上损耗功率，原来Pr=200kW，现在要求Pr/=10kW，计算可得输电电压应调节为U/=22.4kV。【例6】发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω.假设输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：]（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.（2）画出此输电线路的示意图.（3）用户得到的电功率是多少？解析：输电线路的示意图如以下图，输电线损耗功率P线=100×4%kW=4kW，又P线=I22R线]输电线电流I2=I3=20A原线圈中输入电流I1=A=400A所以，这样U2=U1=250×20V=5000VU3=U2-U线=5000-20×10V=4800V，所以用户得到的电功率P出=100×96%kW=96Kw-7-/7\n四、针对训练1如以下图，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，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的匝数比为N1∶N2=2∶1，在不接负载的情况下BDA.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110VB.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55VC.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220VD.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V]]2.在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为n1=600，n2=120，电源电压U1=220V，原线圈中串联一个0.2A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，那么ACA.负载功率不能超过44WB.副线圈电流最大值不能超过1AC.副线圈电流有效值不能超过1AD.副线圈电流有效值不能超过0.2A3.如图（a）、（b）所示，当图中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.假设分别在c、d两端与g、h两端加上110V的交流电压，那么a、b与e、f间的电压为BA.220V，220VB.220V，110VC.110V，110VD.220V，0-7-/7\n4.如以下图，理想变压器原、副线圈匝数n1∶n2∶n3=3∶2∶1，副线圈Ⅱ上接有“8V，8W”的灯泡L1、L2，副线圈Ⅲ上接有“6V，9W”的灯泡L3、L4，原线圈上接有电阻R1=3Ω，当a、b两端接交变电源后，L1、L2正常发光，那么交变电源的输出功率为CA.24WB.34WC.36WD.72W-7-/7