变压器与电能的输送

1、变压器与电能的输送2【教法探析教法探析】一、变压器原理一、变压器原理1构造和原理构造和原理(如图如图)(1)主要构造：由主要构造：由_、_和和_组成组成(2)工作原理：电磁感应的工作原理：电磁感应的_现象现象原线圈原线圈副线圈副线圈闭合铁芯闭合铁芯互感互感输出功率输出功率3降压降压升压升压4几种常用的变压器几种常用的变压器(1)自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如图甲、乙所示图甲、乙所示(2)电压互感器：属于降压变压器，并联在电路电压互感器：属于降压变压器，并联在电路中，用于测高电压，如图丙所示中，用于测高电压，如图丙所示(3)电流互感器：属于升压变压器

2、，串联在电路电流互感器：属于升压变压器，串联在电路中，用于测大电流，如图丁所示中，用于测大电流，如图丁所示4横截面积横截面积电阻率电阻率I2R线线5输电电压输电电压【学法导引学法导引】一、理想变压器原、副线圈基本量的关系一、理想变压器原、副线圈基本量的关系6基本基本关系关系功率功率关系关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率电压电压关系关系原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多少无关数的多少无关电流电流关系关系只有一个副线圈，电流和匝数成反比只有一个副线圈，电流和匝数成反比多个副线圈，由输入

3、功率和输出功率相等确定电流关系多个副线圈，由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率频率关系关系原、副线圈中交流电的频率相等原、副线圈中交流电的频率相等制约制约关系关系电压电压副线圈电压副线圈电压U2由原线圈电压由原线圈电压U1和匝数比决定和匝数比决定功率功率原线圈的输入功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率由副线圈的输出功率P2决定决定电流电流原线圈电流原线圈电流I1由副线圈电流由副线圈电流I2和匝数比决定和匝数比决定7【名师点睛名师点睛】(1)基本关系中基本关系中U1、U2、I1、I2均指有效值均指有效值(2)理想变压器最基本的规律：一是电压关系，对应规律是法拉第电磁理想变压器最基本的规

4、律：一是电压关系，对应规律是法拉第电磁感应定律；二是功率关系，对应规律是能量守恒定律；而电流关系是感应定律；二是功率关系，对应规律是能量守恒定律；而电流关系是以上两个关系推导出来的以上两个关系推导出来的例例1.如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为5 1，正弦交，正弦交流电源的内阻不计，电阻流电源的内阻不计，电阻R24 ，其消耗的功率为，其消耗的功率为P2100 W，则则()8AR1消耗的功率为消耗的功率为100 WBR1、R2中的电流之比为中的电流之比为1 5C原线圈两端电压的有效值为原线圈两端电压的有效值为100 VD交流电源的输出功率等于变压

5、器的输出功率交流电源的输出功率等于变压器的输出功率9二、理想变压器的动态分析二、理想变压器的动态分析1理想变压器的几个因果关系理想变压器的几个因果关系当理想变压器的匝数比不变时，如图所示，各量相互当理想变压器的匝数比不变时，如图所示，各量相互关系如下：关系如下： 10(2)输出电流输出电流I2决定输入电流决定输入电流I1.在输入电压一定的情况下，输出电压在输入电压一定的情况下，输出电压U2也被完全确定，当负载电阻也被完全确定，当负载电阻R增大时，增大时，I2减小，则减小，则I1相应减小；当负载相应减小；当负载电阻电阻R减小时，减小时，I2增大，则增大，则I1相应增大相应增大(3)输出功率输出功

6、率P2决定输入功率决定输入功率P1.理想变压器的输入功率与输出功率相等，理想变压器的输入功率与输出功率相等，即即P1P2，在输入电压，在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻一定的情况下，当负载电阻R增大时，增大时，I2减减小，则变压器的输出功率小，则变压器的输出功率P2I2U2减小，输入功率减小，输入功率P1也将相应减小；也将相应减小；当负载电阻当负载电阻R减小时，减小时，I2增大，变压器的输出功率增大，变压器的输出功率P2I2U2增大，则输增大，则输入功率入功率P1也将增大也将增大2动态分析问题的思路程序可表示为：动态分析问题的思路程序可表示为：11【名师点睛名师点睛】(1)对于电源，原线圈

7、相当于用电器；对于用电器，副对于电源，原线圈相当于用电器；对于用电器，副线圈相当于电源线圈相当于电源(2)对理想变压器注意能量守恒定律的应用对理想变压器注意能量守恒定律的应用例例2.如图所示的电路中，变压器初级线圈匝数如图所示的电路中，变压器初级线圈匝数n11000匝，次级线圈匝，次级线圈有两个，匝数分别为有两个，匝数分别为n2500 匝，匝，n3200 匝，分别接一个匝，分别接一个R55 的的电阻，在初级线圈上接入电阻，在初级线圈上接入U1220 V的交变电流求：的交变电流求：(1)两次级线圈输出电功率之比；两次级线圈输出电功率之比；(2)初级线圈中的电流初级线圈中的电流12【思路点拨思路点

8、拨】13【题后反思题后反思】对于有两组以上的副线圈的变压器，电压与匝数对于有两组以上的副线圈的变压器，电压与匝数成正比关系仍成立，而电流与匝数成反比的规律不再成立但在成正比关系仍成立，而电流与匝数成反比的规律不再成立但在任何情况下电流的关系都可以根据变压器的输入功率等于输出功任何情况下电流的关系都可以根据变压器的输入功率等于输出功率进行求解，即率进行求解，即U1I1U2I2U3I3，或，或n1I1n2I2n3I3.14三、高压输电问题的分析三、高压输电问题的分析1对高压输电问题，应按对高压输电问题，应按“发电机发电机升压变压器升压变压器远距离输电线远距离输电线降压变压器降压变压器用电器用电器”

9、这样的顺序，或从这样的顺序，或从“用电器用电器”倒推到倒推到“发电发电机机”一步一步进行分析一步一步进行分析2远距离高压输电的几个基本关系远距离高压输电的几个基本关系(以图为例以图为例)：1516例例3.某学校有一台应急备用发电机，内阻为某学校有一台应急备用发电机，内阻为r1 ，升压变压器的，升压变压器的匝数比为匝数比为1 4，降压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为4 1，输电线的总电阻为，输电线的总电阻为R4 ，全校，全校22个教室，每个教室用个教室，每个教室用“220 V,40 W”的灯泡的灯泡6盏，要盏，要求所有灯都正常发光，则求所有灯都正常发光，则(1)输电线上损耗的电功率多大？输

10、电线上损耗的电功率多大？(2)发电机的输出功率多大？发电机的输出功率多大？(3)发电机的电动势多大？发电机的电动势多大？17【思路点拨思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：(1)根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程，根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程，如图所示如图所示18(2)升压变压器的输出功率为升压变压器的输出功率为P1PRP25424 W而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率P出出P1P15424 W19(3)降压变压器上的输入电压降压变压器上的输入电压U24U2880 V输电线上的电压损失为输电

11、线上的电压损失为URIRR24 V因此升压变压器的输出电压为因此升压变压器的输出电压为U1URU2904 V升压变压器的输入电流为升压变压器的输入电流为I14IR24 A发电机的电动势发电机的电动势EU1I1r226 V241 V250 V【答案答案】(1)144 W(2)5424 W(3)250 V【反思领悟反思领悟】远距离高压输电中的物理量较多，在解决此类问题远距离高压输电中的物理量较多，在解决此类问题时应先画出输电电路图，规定好所用的字母，理解各物理量间的关时应先画出输电电路图，规定好所用的字母，理解各物理量间的关系，特别值得注意的是升压变压器副线圈的电流和降压变压器的电系，特别值得注意

12、的是升压变压器副线圈的电流和降压变压器的电流是相等的，但升压变压器副线圈的电压和降压变压器的电压是流是相等的，但升压变压器副线圈的电压和降压变压器的电压是20不等的，计算导线的电阻时长度应是双距离的长度等在求解输电不等的，计算导线的电阻时长度应是双距离的长度等在求解输电线路上损失的电功率时，一般由线路上损失的电功率时，一般由P损损IR线来求虽然也可用线来求虽然也可用P损损求解，但必须弄明白求解，但必须弄明白U一定是输电线路上电阻一定是输电线路上电阻R所对应的电压降，所对应的电压降，U绝不是输电电压绝不是输电电压【模拟练习模拟练习】1某变压器原、副线圈匝数比为某变压器原、副线圈匝数比为55 9，

13、原线圈所接电源电压按如图，原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，副线圈接有负载下列判断正确的是所示规律变化，副线圈接有负载下列判断正确的是( D)A输出电压的最大值为输出电压的最大值为36 VB原、副线圈中电流之比为原、副线圈中电流之比为55 9C变压器输入、输出功率之比为变压器输入、输出功率之比为55 9D交流电源有效值为交流电源有效值为220 V，频率为，频率为50 Hz212为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压某降压变电站将电压U011000sin100t(V)的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电站变压器(AB)A原、副线圈匝数比为50 1B副线圈中电流的频率是50 HzC原线圈的导线比副线圈的要粗D输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和3钳形电流表的外形和结构如图(a)所示图(a)中电流表的读数为1.2 A，图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则(C)223如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压为220 V的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n216匝、n3144匝，通过理想二极管、单刀双掷开关