变压器电能的输送

1、变压器电能的输送4知识点一、.理想变压器1 .构造(如图10 21所示)原线圈变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成.-Ui副线圈O(1)电压关系:Uj Q1U2 n2铁芯(2)功率关系:P入=P出(3)电流关系:只有一个副线圈时:I1 一 n2I2 n1有多个副线圈时， Ul1=U2l2+ U3I3+, + UnIn.知识点二、 远距离输电输电过程(如图1022所示)2.电压损失U=U U3.功率损失P= P P'4.(2) U = IR(2) P=I2R= (P)2R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R线=,可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线.

2、(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.一1.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()零或火线火线零线 火城三零线火线Jrnr【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.一升压式自耦调压变压器的电路如图1023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

3、为1 100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I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的，则 6和I1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 理=电，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U2= 380 V,U2 n2因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P 入=P出=U1I1,解得 I1 = 2H0=9.1 A,选项 B 正220 A确，选项A、C、D

4、错误.3.图102 4是远距离输电的示意图，下列说法正确的是（）变压器。变压器6A正确而B错误；由于电线有电压损失，故 a的输出电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【解析】远距离输电先升压，再降压，选项压等于b的输入电压与损失的电压之和，选项C、D均错.【答案】A4.如图1025所示，一理想变压器的原副线圈匝数比为5： 1,正弦交流电源的内阻不计，电阻R1=R2=4 0, R2消耗的功率为 P2=100 W,则（）KiA. Ri消耗的功率为100 W匚一B. Ri、R2中的电流之比为

5、1：5J J ；©皿，；叫U 1C.原线圈两端电压的最大值为100 vj （D.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 Ri、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

6、想变压器基本关系中的Ui、U2、Ii、I2均为有效值.2 .理想变压器的三个制约关系输入电压Ui决定输出电压U2.(2)输出电流12决定输入电流Ii.输出功率P2决定输入功率 Pi.例题1.如图102 6所示，一理想变压器原线圈的匝数ni= 1 100匝，副线圈的匝数 n2=220匝,交流电源的电压 u = 220j2sin (100功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A1的示数大于电流表 A2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

7、(100 t) 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 A1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.【迁移应用】1.(多选)如图1027,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=U°sin cot的交流电源，副线圈接一个R= 27.5 州负载电阻.若 U0= 22072 V, 3= 100兀rad/§则下述结论正确的是()A.副线圈中电压表

8、的读数为55 V0国1 -*B.副线圈中输出交流电的周期为布11Jj |苴： C.原线圈中电流表的读数为0.5 A/O D.原线圈中的输入功率为11M W【解析】副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值U2=£=55 V, A对.副线圈中交流电的图 10 2106周期等于原线圈中交流电源电压的周期T = 2f= 50 s，B错原线圈中的电流"管二黑"5 A，C对原线圈中的输入功率 P = UI1=110 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

9、，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102 8所示，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S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Si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B正确；只将S3从闭合C正确；只将滑动变阻器的匝数减少，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 改为断开时，副

10、线圈上的电阻增大，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故R3滑动触头下移时，副线圈的电阻减小，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.如图102 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 L1两端

11、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.【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.h齿-升压变压器降压变压器2.输电过程的电压关系和功率关系(1)输电过程的电压关系厂输电线损失电压U出=U球+U用I1一"-降压变压器原线圈电压一升压变压器副线圈电压(2)输电过程功率的关系L喻 产检二产/?维例题3.学校有一台应急备用发电机,内阻为r= 1 Q升压

12、变压器匝数比为1 ： 4,降压变压器的匝数比为4 ： 1,输电线的总电阻为 R=4 Q,有灯都正常发光，如图10 211所示,(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？全校22个教室，每个教室用“ 220 V 40 W”的灯6盏，要求所求:【解析】(1)所有灯都正常工作的总功率为：22X6X40 W=5 280W.用电器总电流为12,P2'5 280U2' = 220A = 24 A.输电线上的电流I1 = I R= 12="1=6 A.降压变压器上 U2= 4U2' = 880 V.输电线上的电压损失为U r= I

13、rR= 24 V.因此升压变压器的输出电压为 5' =Ur+U2= 904 V.输入电压为U1=04-=226 V.输入电流为I1 = 4I/ =24 A.所以发电机的输出功率为P出=UM = 5 424 W.(2)发电机的电动势 E= U1 + hr = 250 V.2(3)输电线上损耗的电功率Pr= IrR= 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】、1.降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n

14、71;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()发电机图 10 212ni n4A.1=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【解析】要使额定电压为220 V的用电器正常工作，01V n4,选项A错误；通过升压变压器原、副n2 n3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 （

15、2011福建高考）图10213甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比ni ：窕=5 ： 1,电阻R=20 Q LL 2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，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1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亚sin（50 t>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u= 20v2sin（100尬V, A错；只断开S2,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S2,负载电阻变大，功率变小，C错；S1换接到2后，据P = U"口中="得R消耗的功率为0.8 W,故选D.R U 出 n2【答案】D【即学即用】（2012福建高考）如图10214所示，理想变压器原线圈输入电压 u=UmSin专副线圈电路中 R。为 定值电阻，R是滑动变阻器.OV1和OV2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2