变压器电能的输送

1、变压器电能的输送铁芯知识点一、理想变压器1. 构造(如图10-2- 1所示)变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成.2 .基本关系U ni电压关系：旷n2.功率关系：P入 = P出.In 电流关系：只有一个副线圈时：i ：=n：有多个副线圈时，UI 1= Ud 2+ Ud 3+ HI n知识点二、远距离输电1. 输电过程(如图10 2- 2 所示)图 10-2-22 .电压损失(1) AU= U- U(2) AU= IR3 .功率损失2 P 2(1) AP= P P(2) AP= I R=(U)R4 .减少输电线上电能损失的方法(1) 减小输电线的电阻 R线：由只线=p；知，可采用加大导线的横截

2、面积、采用电阻率小的材料做导线.(2) 减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P= UI,要减小电流，必须提高输电电压.1.在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流.所用的器材叫电流互感器，如下图所示中，能正确反映其工作原理的是 （）【解析】电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少、副线圈的匝数多,监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中.【答案】 A2. （2012新课标全国高考）自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分.升压式自耦调压变压器的电路如图10 - 2-3所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1

3、 100匝，接在有效值为 220 V的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为11,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的，则UaU= 380 V,因和I 1分别约为（）A. 380 V 和 5.3 AB. 380 V 和 9.1 AC. 240 V 和 5.3 AD. 240 V 和 9.1 A【解析】根据理想变压器电压比关系U=n，代入数据解得副线圈两端的电压有效值Ue n2理想变压器原、畐U线圈输入和输出的功率相等，即P 入=P 出=U11 ,解得11 =32X 10220 A &9.1A,选项B正确,选项A、C D错误.【答案

4、】B3 图10-2 4是远距离输电的示意图，A. a是升压变压器，b是降压变压器B. a是降压变压器，b是升压变压器C. a的输出电压等于 b的输入电压D. a的输出电压等于输电线上损失的电压F列说法正确的是（）变压器变斥器b【解析】远距离输电先升压，再降压，选项A正确而B错误；由于电线有电压损失，故 a的输出电压等于b的输入电压与损失的电压之和，选项C D均错.【答案】 A5 : 1，正弦交流电源的内阻不计，电阻4如图10 2-5所示，一理想变压器的原副线圈匝数比为R = R2= 4 Q, R2消耗的功率为P2= 100 W,则()A. R消耗的功率为100 WB. R、R2中的电流之比为1

5、 : 5C. 原线圈两端电压的最大值为100 VD. 交流电源的输出功率等于100 W【解析】由变压器的功率关系和 R、R2中的电流之比为1 : 5, R2中电流为1 A，消耗的功率为4 W,选项B正确，A错误；副线圈的输出电压为20 V，原线圈两端电压的有效值为100 V，最大值为141 V ,交流电源的输出功率等于两电阻消耗功率之和，为104 W,选项C D 错误.【答案】B理想变压器基本关系的应用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. 理想变压器基本关系中的U、12

6、、11、12均为有效值.2 .理想变压器的三个制约关系(1) 输入电压U决定输出电压U.输出电流丨2决定输入电流丨1.(3) 输出功率F2决定输入功率 P.例题1.如图10 2 6所示，一理想变压器原线圈的匝数m= 1 100匝，副线圈的匝数 n2= 220匝,交流电源的电压 u= 220 2sin (100 n ) V , R为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是()A. 交流电的频率为100 HzB. 电压表的示数为 44 VC. 电流表A的示数大于电流表 A的示数D. 变压器的输入功率大于输出功率【解析】由交流电源的电压 u= 220 , 2sin (100 n)

7、V,可得交流电的频率为50 Hz,选项A错误.变压器输入电压为220 V，由变压公式知变压器输出电压为44 V,电压表的示数为 44 V，选项B正确.根据变压器电流关系知，电流表 A的示数小于电流表 A2的示数，选项C错误.根据理想变压器功率关系知，变压器的输入功率等于输出功率，选项D错误.【答案】B【迁移应用】1 .（多选）如图10- 2 7,理想变压器原副线圈匝数之比为4： 1，原线圈接入一电压为u= Usin cot的交流电源，副线圈接一个R= 27.5 Q的负载电阻.若的是（）A. 畐U线圈中电压表的读数为55 V1B. 副线圈中输出交流电的周期为10- s100 nC. 原线圈中电流

8、表的读数为 0.5 AD. 原线圈中的输入功率为110 2 W【解析】副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值10 = 220V, 100 n rad/s，则下述结论正确2 n 112门2 Lin2期等于原线圈中交流电源电压的周期T= o = 50 s，B错.原线圈中的电流I1 =苗=Rn= 0.5 A，C对.原线圈中的输入功率U0I2110 W, D 错.【答案】AC变压器的动态分析问题含有变压器的动态电路分析，一是要符合变压器的基本规律（电压、电流、功率关 系）;二是要遵循欧姆定律首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判定，具体问题具体分析.例题2.（多选）如图10 2 8所示

9、，变压器初级线圈接电压一定的交流电，在下列措施中，能使原线圈所接电流表示数变小的是（）A. 只将S1从2拨向1B. 只将S2从4拨向3C. 只将S3从闭合改为断开D.只将滑动变阻器 R3的滑动触头下移【解析】 只将开关S从2拨向1时，原线圈的匝数变少，根据电压与匝数成正比，副线圈上的电压增大，则副线圈上的电流增大，所以原线圈上的电流也增大，故A错误；只将S2从4拨向3时，副线圈的匝数减少，则副线圈上的电压减小，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故 断开时，副线圈上的电阻增大，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故B正确；只将 S从闭合改为C正确；只将滑动变阻器 Rb滑动触头下移时，副线圈的电阻减

10、小，则电流增大，原线圈的电流也增大，故D错误.【答案】BC【迁移应用】2.（多选）（2013广东省中山市期末）用电高峰期，电灯往往会变暗,其原理可简化为如下物理问题.图10 2 9，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S闭合时，以下说法正确的是 （）A. 灯泡L1两端的电压减小B. 电阻R两端的电压增大C. 副线圈输出电压减小D. 原线圈输入功率减小【解析】当开关S闭合时，输电线上电流增大，电阻R两端的电压增大，灯泡 Li两端的电压减小，选项A、B正确.副线圈输出电压不变，原线圈输入功率增大，选项C D错误.【

11、答案】 AB远距离输电问题1. 输电线路的特点和组成 为了减少远距离输电过程中的电能损失，一般采用高压输电的模式，先用升压变压器将电压升高，将 电输送到用电区后，再用降压变压器将高电压变成用电器所需的电压值，如图10210 为输电过程的示意图.图 10 2 102. 输电过程的电压关系和功率关系(1) 输电过程的电压关系(2) 输电过程功率的关系例题3.学校有一台应急备用发电机，内阻为r = 1 Q,升压变压器匝数比为1 : 4,降压变压器的匝220 V 40 W的灯6盏，要求数比为4 ： 1，输电线的总电阻为R= 4 Q,全校22个教室，每个教室用所有灯都正常发光，如图10 2- 11所示，

12、求:(1) 发电机的输出功率多大？(2) 发电机的电动势多大？(3) 输电线上损耗的电功率多大？【解析】所有灯都正常工作的总功率为：22 X 6X 40 W= 5 280W.用电器总电流为,F25 280I 2= U/ = 220 A = 24 A.人、丨2输电线上的电流I1 = I r= I 2= = 6 A.4降压变压器上 U2= 4U = 880 V.输电线上的电压损失为UR= I rR= 24 V.因此升压变压器的输出电压为U = UR+ U2= 904 V.U，输入电压为 U = 丁 = 226 V.4输入电流为I 1 = 411 = 24 A.所以发电机的输出功率为P出=UI 1=

13、 5 424 W.(2) 发电机的电动势 E= U1 + 1订=250 V.2(3) 输电线上损耗的电功率 Pr= I rR= 144 W.【答案】(1)5 424W(2)250 V (3)144 W【迁移应用】3. (多选)某小型水电站的电能输送示意图如图10 2 12所示，发电机的输出电压为 220 V,输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为 m、n2.降压变压器原副线圈匝数分别为 n3、n变压器均为理 想变压器)要使额定电压为 220 V的用电器正常工作，则()图 10- 2- 12 ni n4A. =n2 n3B. 通过升压变压器原、副线圈电流的频率不同C. 升压变压器的输出功

14、率大于降压变压器的输入功率D. 若n2增大，则输电线上损失的电压减小ni n4【解析】要使额定电压为 220 V的用电器正常工作，选项A错误；通过升压变压器原、副门2 门3线圈电流的频率相同，选项 B错误；由于输电线发热损失，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入 功率，选项C正确.若n2增大，则输电线上电流减小，损失的电压减小，选项D正确.【答案】 CD失分点：交变电流和变压器综合分析不准确例题 (2011福建高考)图10- 2- 13甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比ni : n2= 5 : 1，电阻R=20 Q, 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

15、，输入电压U随时间甲u= 20 .2sin(100 n) V , A错；只断开t的变化关系如图乙所示现将S接1、S2闭合，此时L2正常发光下列说法正确的是()A. 输入电压 u的表达式u= 20 2sin(50 n) 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0.8 W【失误原因分析】(1) 不能根据图象信息正确得到瞬时值表达式.(2) 含变压器的交变电路的动态分析出现失误.【解析】由图乙知周期为0.02 s，因此输入电压的表达式为S , 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S,负载电阻变大，功率变小，C错;U出UR nS换接到2后，据p=p和帀=忆得R消耗的功率为0.8 W，故选D.【答案】D【即学即用】（2012福建高考）如图10-2- 14所示，理想变压器原线圈输入电压 u= Usin cot，畐U线圈电路中 R） 为定值电阻，R是滑动变阻器.O V1和O V2是理想交流电压表，示数分别用 U和Ua表示；O A和O A是 理想交流电流表，示数分别用 Ii和丨2表示下列说法正确的是 （