第二节 变压器 电能的输送

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节变压器电能的输送,一、变压器原理,1,构造和原理,(,如图所示,),(1),主要构造：由,、,和,组成。,(2),工作原理：电磁感应的,现象。,原线圈,副线圈,闭合铁芯,互感现,2,理想变压器的基本关系式,3.,几种常用的变压器,(1),自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如图,A,、图,B,所示。,(2),电压互感器：属降压变压器，并联在电路中，用于测,高电压，如图,C,所示。,(3),电流互感器：属于升压变压器，串联在电路中，用于,测大电流，如图,D,所示。,1,一台理想变压器，其原线圈,2 200,匝，副线圈,440,匝，,并接一个,100,的负载电阻，如下图所示。,(1),当原线圈接在,44,V,直流电源上时，电压表示数为多,少？电流表示数为多少？,(2),当原线圈接在,220,V,交变电源上时，电压表示数为多,少？电流表示数为多少？此时输入功率为多大？变压器效,率为多大？,【,解析,】,(1),原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零。,【,答案,】,(1)0,0,(2)44,V,0.44,A,19.36,W,100%,(2),减小输电电流：在输电功率一定的情况下，根据,P,UI,，,要减小电流，必须提高,_,，即高压输电。,输电电压,二、电能的输送,1,根据,P,损,I,2,R,线,，降低输电电能损失有以下两种措施,2,远距离输电的功率损失：,输送功率一定时，线路电流,I,，输电线上损失,功率,P,损,I,2,R,线,，可知,P,损,。远距离输,电中的功率关系：,P,输,。,P,损,P,用户,2,下图是远距离输电系统的示意图,(,为了简单，设用户的电器是,电动机,),，下列选项中正确的是,(,),A,发电机能发电的主要原理是库仑定律，变压器能变压的主要原理是欧姆定律，电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律,B,发电机能发电的主要原理是安培定律，变压器能变压的主要原理是欧姆定律，电动机通电后能转动起来的主要原理是库仑定律,C,发电机能发电的主要原理是欧姆定律，变压器能变压的主要原理是库仑定律，电动机通电后能转动起来的主要原因是法拉第电磁感应定律,D,发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律，变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应定律，电动机通电后能转动起来的主要原理是安培定律,【,解析,】,发电机主要是将其他形式能转化为电能的设备，应用法拉第电磁感应定律。变压器是由电流的变化产生磁场的变化，从而使线圈内的磁通量发生变化，产生感应电流，也是应用法拉第电磁感应定律电动机是将电能转化为其他形式能的设备，通电导线在磁场中要受到力的作用从而运动，是安培定律的应用。,【,答案,】,D,理想变压器原、副线圈基本量的关系,(2010,山东理综,),一理想变压器原、副线圈的匝数比为,101,，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，,P,为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是,(,),A,副线圈输出电压的频率为,50 Hz,B,副线圈输出电压的有效值为,31 V,C,P,向右移动时，原、副线圈的电流比减小,D,P,向右移动时，变压器的输出功率增加,【,解题切点,】,交流的四值、变压器的变化规律。,【,答案,】,AD,B,项错误；变压器原、副线圈的电流比与匝数成反比，由于匝,数未变，所以原、副线圈的电流比不变，,C,项错误；,P,向右移动,时，滑动变阻器的有效阻值减小，副线圈中电流增大，由,P,2,U,2,I,2,知变压器的输出功率增加，,D,项正确。,1,(2010,重庆理综,),一输入电压为,220,V,，输出电压为,36,V,的,变压器副线圈烧坏。为获知此变压器原、副线圈匝数，某同,学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了,5,匝线圈，,如图所示，然后将原线圈接到,220,V,交流电源上，测得新绕线,圈的端电压为,1,V,。按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、,副线圈匝数分别为,(,),A,1 100,360,B,1 100,180,C,2 200,180,D,2 200,360,【,答案,】,B,1,匝数比不变的情况,如图所示：,不论负载电阻,R,如何变化，,U,2,也不变。,(2),当负载电阻发生变化时，,I,2,变化，输出电流,I,2,决定输入,电流,I,1,，故,I,1,发生变化。,(3)I,2,变化引起,P,2,变化，,P,1,P,2,，故,P,1,发生变化。,2,负载电阻不变的情况,如下图所示：,3,分析动态问题的思路程序可表示为：,如下图所示，,T,为理想变压器，副线圈回路中,的输电线,ab,和,cd,的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，,则当开关,S,闭合时,A,交流电压表,V,2,和,V,3,的示数一定都变小,B,交流电压表,V,3,的示数变小,C,交流电流表,A,1,、,A,2,和,A,3,的示数一定变大,D,只有,A,1,的示数变大,【,解析,】,【,答案,】,B,【,解题切点,】,关于理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：,负载电阻不变，原、副线圈的电压,U,1,、,U,2,不变，电流,I,1,、,I,2,，,功率,P,1,、,P,2,随匝数比的变化而变化；,匝数比不变，原、副线圈,的电压,U,1,、,U,2,不变，电流,I,1,、,I,2,，功率,P,1,、,P,2,随负载电阻的变化,而变化。,(,2011,山东济宁模拟,),如右图所示电路中的变压器为理想变压器，,S,为单刀双掷开关，,P,是滑动变阻器,R,的滑动触头，,U,1,为加在原线圈两端的交变电压，,I,1,、,I,2,分别为原线圈和副线圈中的电流。下列说法正确的是,(,),A,保持,P,的位置,U,1,不变，,S,由,b,切换到,a,，则,R,上消耗的功率减小,B,保持,P,的位置及,U,1,不变，,S,由,a,切换到,b,，则,I,2,减小,C,保持,P,的位置及,U,1,不变，,S,由,b,切换到,a,，则,I,1,增大,D,保持,U,1,不变，,S,接在,b,端，将,P,向上滑动，则,I,1,减小,【,答案,】,BC,1,对高压输电问题，应按”发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器”这样的顺序，或从”用电器”倒推到”发电机”一步一步进行分析。,2,远距离高压输电的几个基本关系,(,以下图为例,),：,某学校有一台应急备用发电机，内阻为,r,1,，升压变压器的匝数比为,1,4,，降压变压器的匝数,比为,4,1,，输电线的总电阻为,R,4,，全校,22,个教室，,每个教室用,”,220,V,40,W,”,的灯泡,6,盏，要求所有灯都正常,发光，则,(1),输电线上损耗的电功率多大？,(2),发电机的输出功率多大？,(3),发电机的电动势多大？,【,解题切点,】,解答本题时可按以下思路分析：,【,解析,】,(1),根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程，如下图所示。,【,答案,】,(1)144,W,(2)5 424,W,(3)250,V,3,(2010,江苏单科,),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,(,),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增大,【,答案,】,CD,【,答案,】,BD,1,理想变压器原、副线圈匝数比为,10,1,，以下说法中正,确的是,(,),A,穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是,10,1,B,穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等,C,原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为,10,1,D,正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为,1,1,2,如图所示，一理想变压器的原线圈匝数,n,1,1 000,匝，,副线圈匝数,n,2,200,匝，交流电源的电动势,e,311,sin,100,t,V,(,不考虑其内阻,),，电阻,R,88,，电压,表和电流表对电路的影响可忽略不计，则,(,),A,电压表的示数为,62.2,V,B,电流表的示数为,2.5,A,C,通过,R,的电流最大值为,0.5,A,D,变压器的输入电功率为,22,W,【,答案,】,D,3.(2011,潍坊模拟,),如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为,1,5,，原线圈两端的交变电压为,u,20,sin,100,t,V,，氖泡在两端电压达到,100,V,时开始发光，下列说法中正确的有,(,),A,开关接通后，氖泡的发光频率为,100,Hz,B,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,D,开关断开后，变压器的输入功率不变,【,答案,】,AB,4,(2011,珠海模拟,),如下图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器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,R,0,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，下列说法不正确的是,(,),A,相当于在增加用电器的数目,B,A,1,表的示数随,A,2,表的示数的增大而增大,C,V,1,表的示数随,V,2,表的示数的增大而增大,D,变压器的输入功率增大,【,答案,】,C,