山东省冠县武训高级中学2013届高三物理总复习10.2变压器与电能的输送课件

1、10.2 10.2 变压器与电能的输送变压器与电能的输送高三总复习高三总复习 选修选修3-23-2(2)(2)工作原理工作原理互感现象互感现象一、变压器原理一、变压器原理1 1构造和原理构造和原理 电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化变化的磁场在方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流互感现象是变压器工作的基础连，副线圈也能够输出电流互感现象是变压器

2、工作的基础(1)(1)主要构造：主要构造：原线圈原线圈( (与交流电源连接的线圈，也叫与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈初级线圈) )副线圈副线圈( (与负载连接的线圈，也叫与负载连接的线圈，也叫次级线圈次级线圈) )闭合铁芯组成闭合铁芯组成 不考虑不考虑铜损铜损( (线圈电阻产生的焦耳热线圈电阻产生的焦耳热) )、铁损铁损( (涡流产生的焦涡流产生的焦耳热耳热) )和和漏磁漏磁的变压器，即它的输入功率和的变压器，即它的输入功率和输出输出相等相等2 2理想变压器理想变压器22UE 所以：所以：2121nnUU原原. .副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数比。副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数

3、比。 11UE 而而21EE21nn原线圈原线圈 E E1 1= =tn1副线圈副线圈 = = 2Etn2即即:U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2P P入入= P= P出出121221nnUUII此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器 一个原线圈多个副线圈的理想变压器一个原线圈多个副线圈的理想变压器, ,原线圈匝数为原线圈匝数为n n1 1, ,两个副线圈的匝数分别为两个副线圈的匝数分别为n n2 2和和n n3 3, ,相应的电压分别为相应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3, ,相应的电流分别为相应的电流分别为I I1 1、I I

4、2 2和和I I3 3, ,根据变压器的工作原理可得根据变压器的工作原理可得: :n n1 1n n2 2n n3 3U U1 1U U2 2U U3 33 3、有多个副线圈的理想变压器、有多个副线圈的理想变压器2121nnUU 3131nnUU 3232nnUU 得得根据根据出出入入PP 332211UIUIUI 332211nInInI I1n1=I2n2+I3n3+Innn例：为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原例：为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡同

5、的灯泡L L1 1、L L2 2，电路中分别接了理想交流电压表，电路中分别接了理想交流电压表V V1 1、V V2 2和和理想交流电流表理想交流电流表A A1 1、A A2 2，导线电阻不计，如图所示当开关，导线电阻不计，如图所示当开关S S闭合后闭合后( () )A AA A1 1示数变大，示数变大，A A1 1与与A A2 2示数的比值不变示数的比值不变B BA A1 1示数变大，示数变大，A A1 1与与A A2 2示数的比值变大示数的比值变大C CV V2 2示数变小，示数变小，V V1 1与与V V2 2示数的比值变大示数的比值变大D DV V2 2示数不变，示数不变，V V1 1与

6、与V V2 2示数的比值不变示数的比值不变ADU U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R5.5.输出功率输出功率P P2 2决定输入功率决定输入功率P P1 1P P1 1P P2 21.U1.U1 1由电源决定；由电源决定；2.U2.U2 2由由U U1 1和匝数比决定；和匝数比决定； U U2 2n n2 2/n/n1 1U U1 13.I3.I2 2由由U U2 2和负载决定；和负载决定； I I2 2U U2 2R R4.I4.I1 1由由I I2 2和匝数比决定；和匝数比决定； I I1 1n n2 2/n/n1 1I I2 24、变压器输入输出电

7、压、电流、功率大小之间的因果关系、变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 由输入决定输出的只有电压由输入决定输出的只有电压5.5.互感器互感器 A A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V V 使用时把原线圈与电路使用时把原线圈与电路并并联联，原线圈匝数，原线圈匝数多于多于副线圈匝副线圈匝数数 使用时把原线圈与电路使用时把原线圈与电路串串联联，原线圈匝数，原线圈匝数少于少于副线圈副线圈匝数匝数4.4.自耦变压器自耦变压器U U2 2U U1 1A AB BP PU U1 1U U2 2n n1 1n n2 2升压变压器升压变压器n n1 1n n2 2U U1 1U U2 2降压

8、变压器降压变压器只用一组线圈来实现变压的变压器只用一组线圈来实现变压的变压器调压变压器调压变压器BDBD1 1理想变压器原、副线圈匝数比为理想变压器原、副线圈匝数比为101101，以下说法中，以下说法中 正确的是正确的是( () )A A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比为穿过原、副线圈每一匝磁通量之比为101101B B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C C原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为101101D D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为11112 2、

9、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，当导体棒在，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流表，则电流表A A2 2的示数为（的示数为（ ）A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关B B2 2、如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为、如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n n1 1nn2 24141，原线圈回路中的电阻，原线圈回路中的电阻A A与副

10、线圈回路中的负载电与副线圈回路中的负载电阻阻B B的阻值相等的阻值相等a a、b b端加一定交流电压后，两电阻消耗端加一定交流电压后，两电阻消耗的电功率之比的电功率之比P PA APPB B_，两电阻两端电压之比，两电阻两端电压之比U UA AUUB B_1/161/161/41/4A A3 3如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3131，副，副线圈上接三个相同的灯泡，均能正常发光，原线圈上接有线圈上接三个相同的灯泡，均能正常发光，原线圈上接有一相同的灯光一相同的灯光L L，则，则( () )A A灯灯L L也能正常发光也能正常发光B B灯灯L L比

11、另三灯都暗比另三灯都暗C C灯灯L L将会被烧坏将会被烧坏D D不能确定不能确定4.4.如图所示如图所示, ,变压器的原线圈及两个副线圈匝数比为变压器的原线圈及两个副线圈匝数比为n n1 1nn2 2nn3 3=421,=421,所连接的三个小灯泡消耗的功率相同所连接的三个小灯泡消耗的功率相同, ,则流过每个灯泡的电流之比则流过每个灯泡的电流之比I I1 1II2 2II3 3=_;=_;三三个灯泡的电阻之比为个灯泡的电阻之比为R R1 1RR2 2RR3 3=_.=_.1：1 ：24：4：15如图所示，一个理想变压器的输入电压如图所示，一个理想变压器的输入电压U1保持不变，保持不变，灯泡灯泡

12、L2、L3、L4为副线圈的负载，当滑动变阻器为副线圈的负载，当滑动变阻器R0的滑片的滑片向下移动时，则下列判断正确的是向下移动时，则下列判断正确的是()A灯灯L1变暗变暗B灯灯L2变亮变亮C灯灯L3变亮变亮 D灯灯L4变暗变暗A6 6、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图所示变压器、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有左右两臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中部的臂，已知线圈的匝数之一半通过另一个线圈，另一半通过中部的臂，已知线圈的匝数之比比n n1 1:n:n2 22

13、2：1.1.在不接负载的情况下，则（在不接负载的情况下，则（ ）A A当线圈当线圈1 1输入电压为输入电压为220V220V时，时，线圈线圈2 2输出电压为输出电压为110V110VB B当线圈当线圈1 1输入电压为输入电压为220V220V时，时，线圈线圈2 2输出电压为输出电压为55V55VC C当线圈当线圈2 2输入电压为输入电压为110V110V时，时，线圈线圈1 1输出电压为输出电压为220V220VD D当线圈当线圈2 2输入电压为输入电压为110V110V时，时，线圈线圈1 1输出电压为输出电压为110V110VBDBD A7、1 1、输电线路上损失的功率是多少？、输电线路上损失

14、的功率是多少？P P损损=I=I2 2R R线线输电线路上的电压降是多少？输电线路上的电压降是多少？U U线线=IR=IR线线用户得到的功率是多少？用户得到的功率是多少？用户得到的电压是多少？用户得到的电压是多少？P P用用=P=P出出-P-P线线= P= P出出-I-I2 2R R线线U U用用=U=U出出-U-U线线=U=U出出-IR-IR线线二、电能的输送二、电能的输送2 2、如何减小输电线路上损失的功率？、如何减小输电线路上损失的功率？（1 1）减小输电线路上的电阻）减小输电线路上的电阻R R线线LRS 减小减小减小减小L L增大增大S S铜、铝铜、铝直线线路直线线路适当增大适当增大（

15、2 2）减小输电线路上的电流）减小输电线路上的电流I I原则：电站的输出功率是一定的原则：电站的输出功率是一定的提高输电电压提高输电电压哪种方法哪种方法更有效？更有效？远距离输电线路的电路图远距离输电线路的电路图R RF F用用线线R Rn n1 1n n2 2n n3 3n n4 4P=IP=I2 22 2R R线线U=IU=I2 2R R线线U U3 3=U=U2 2I I2 2R R线线=U=U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2P P1 1=P=P2 2P P4 4=P=P3 3=U=U4 4I I4 4=U=U3 3I I3 3P P3 3=P=P2 2 P=PP=P1 1I

16、 I2 22 2R R线线功率关系：功率关系：电压关系：电压关系：升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器1 1U UI I1 1P P1 12 22 2U UI IP P2 23 3U U I I3 3P P3 34 4U UI I4 4P P4 4P P U U8、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，升压变压器的匝数比为器的匝数比为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，输电线的总电阻为总电阻为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，要求所有灯都正常发

17、光，则盏，要求所有灯都正常发光，则(1)输电线上损耗的电功率多大？输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？【答案答案】(1)144 W(2)5424 W(3)250 V9 9、 发电机输出功率为发电机输出功率为100kW100kW，输出电压是，输出电压是250V250V，每根输电线电阻是，每根输电线电阻是55，若输电线中因发热而损失的电功率为输送功率的若输电线中因发热而损失的电功率为输送功率的4%4%，用户需用，用户需用220V220V电压，电压，求：（求：（1 1）画出此输电线路的示意图。（）画出此输电线路的示意图。（2 2）在输电线路中设置的升、降）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比。（压变