变压器动态和远距离输送(精简)
变压器及远距离输电2
变压器及远距离输电一、教法建议抛砖引玉本单元双基学习目标物理知识方面1．了解变压器的构造及工作原理。
2．掌握变压器的电压、电流与匝数的关系式及功率关系。
3．了解远距离输电原理。
能力培养方面通过远距离输电原理分析，培养学生分析问题解决实际问题的能力。
指点迷津本单元重点内容点拨本单元介绍了理想变压器构造及工作原理，电压比、电流比与匝数的关系，远距离输电原理。
要掌握电压与匝数成正比2121n n U U =恒成立，电流与匝数成反比即1221n n I I =只对一个副线圈成立，对多个副线圈不成立，代之由输出功率等于输入功率求得++=332111n I n I n I ……。
远距离输电要解决是如何减少输电损耗，可采用两种途径：一是减小电阻，即增大截面积，此方法减少损耗是有限的，且多用金属材料；二是采用高压输电，因为功率定时，U 越大，I 越小，据P 损=I 2R 可知线路损耗越小。
要会画出远距离输电线路图，对变压器及远距离输电要紧紧抓住能传递和守恒这一基本关系。
二、学海导航学法指要本节理论、原理明晰（一）变压器1．理想变压器构造及工作原理①理想变压器 忽略漏磁，忽略原、副线圈内阻，忽略能量损失的变压器。
②基本构造 铁芯和原、副线圈线成。
③工作原理 依靠交变电流产生的变化磁通，把原、副线圈紧密联系实现电能的传递，即)()(221i U i U i →→φ具体说：原线圈通入交流电，线圈中产生交变磁通量，此交变磁通量通过副线圈，穿过副线圈磁通量发生变化，副线圈产生感应电动势。
④作用 改变交变电流的电压（电流）2．理想变压器的基本关系式①功率关系 由理想变压器概念知P 入=P 出。
②电压关系2121n n U U =。
图5-31推导：如图5-31所示原线圈（n 1）加上交变电压U 1，原线圈产生感应电动势ε1穿过副线圈（n 2）磁通量发生变化产生电动势ε2。
由法接第第四磁感应定律：对原线圈有 tn ∆∆=φε11 对副线圈有 tn ∆∆=222φε 由理想变压器概念知：11U =ε 22U =ε 21φφ∆=∆ 综合有：2121n n U U = 此关系对多个副线圈多个亦成立。
理想变压器、远距离输电模型(解析版)-2024届新课标高中物理模型与方法
2024版新课标高中物理模型与方法理想变压器、远距离输电模型目录一.理想变压器基本模型二．变压器原线圈接有负载模型----等效法三．变压器副线圈接有二极管模型四．多组副线圈的理想变压器模型五．理想变压器动态分析模型六．远距离输电的电模型一.理想变压器基本模型(1)理想变压器的构造、作用、原理及特征。
构造：两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。
作用：在办理送电能的过程中改变电压。
原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。
特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交流电压。
(2)理想变压器的理想化条件及规律如图所示，在理想变压器的原线圈两端加交流电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，有ε1=n 1Δφ1Δt ,ε2=n 2Δφ2Δ忽略原、副线圈内阻，有U 1=ε1,U 2=ε2。
另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相同，于是又有Δφ1=Δφ2。
由此便可得理想变压器的电压变化规律为U 1U 2=n1n 2。
在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”)，有P 1=P 2，而P 1=I 1U 1，P 2=I 2U 2。
于是又得理想变压器的电流变化规律为I1I 2=n 2n 1。
由此可见：①理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因素的差别)。
②理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想化条件下的新的表现形式。
1(2023春·贵州黔东南·高三凯里一中校考阶段练习)如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。
当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率25W 的小灯泡恰好正常发光，已知正常工作时灯泡的电阻为100Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是()A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u =2202sin10πt (V )B.变压器原、副线圈的匝数比为22:5C.电压表的示数为220VD.变压器的输入功率为110W 【答案】B【详解】A ．由图像可知ω=2πT=100πrad /s 线圈电压的最大值为2202V ，变压器输入电压的瞬时值表达式为u =2202sin100πt (V )故A 错误；BC ．电压表示数为灯泡的额定电压，根据P =U 22R解得电压表示数为U 2=PR =50V变压器原、副线圈的匝数比为n 1n 2=U 1U 2=225故B 正确；C 错误；D ．变压器的输入功率与输出功率相等，即变压器的输入功率为25W ，故D 错误。
知识讲解 变压器、远距离输电（基础）
高考总复习：变压器远距离输电【考纲要求】1、了解变压器的构造及原理2、知道理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系3、会对变压器的动态变化进行分析4、了解远距离输电的原理并能进行相关计算【知识网络】【考点梳理】考点一、变压器1、主要构造由闭合铁芯、原线圈和副线圈组成。
2、工作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、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连，副线圈也能够输出电流。
互感现象是变压器工作的基础。
3、理想变压器不考虑铜损（线圈电阻产生的焦耳热）、铁损（涡流产生的焦耳热）和漏磁的变压器，即它的输入功率和输出功率相等。
理想变压器的基本关系式：（1）电压关系：原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比。
有若干个副线圈时：312123UU Un n n===⋅⋅⋅（2）电流关系：只有一个副线圈时，原副线圈的电流跟它们的匝数成反比。
（3）功率关系：输入功率等于输出功率．由P P=入出及P UI=推出有若干副线圈时：112233n nU I U I U I U I=++⋅⋅⋅+或112233n nU n U n U n U n=++⋅⋅⋅+。
4、几种常见的变压器（1）自耦变压器—－调压变压器（2）互感器：电压互感器、电流互感器电压互感器：如图所示，原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表。
互感器将高电压变为低电压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。
电流互感器：如图所示，原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表。
互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流。
要点诠释：一、理想变压器必须具有怎样的条件1、铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原副线圈两绕组每匝的磁通量都一样，每匝线圈中所产生的感应电动势相等。
原副线圈中产生的感应电动势与匝数成正比，即1122E n E n =。
变压器及远距离输电实验报告
变压器及远距离输电实验报告引言：变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，广泛应用于电力系统中。
远距离输电是指将电能从发电厂通过输电线路传输到远离发电厂的地方。
本实验旨在通过搭建变压器实验装置和模拟远距离输电过程，探究其原理和应用。
一、实验目的：1. 了解变压器的工作原理和基本结构；2. 掌握变压器的基本参数和性能；3. 理解远距离输电的原理和技术。
二、实验仪器和材料：1. 变压器实验装置：包括主变压器、输入电源、输出负载等组成；2. 输电线路模拟器：包括输电线路、发电机、负载等组成；3. 电压表、电流表、电阻箱等实验用具。
三、实验步骤：1. 搭建变压器实验装置，并接通输入电源；2. 测量输入电压和输出电压，并记录数据；3. 调节输出电压，观察输出电流的变化；4. 切换不同的负载，观察输出电压和电流的变化；5. 搭建输电线路模拟器，并接通发电机和负载；6. 测量发电机输出电压和负载电压，并记录数据；7. 调节发电机输出电压，观察负载电流的变化；8. 改变负载大小，观察负载电压和电流的变化。
四、实验结果与分析：1. 变压器实验结果：根据实验数据计算得到的变压器的变比为输出电压与输入电压的比值。
通过调节输出电压和观察输出电流的变化，可以得到变压器的负载特性曲线。
在不同负载条件下，输出电压和电流的变化规律也会有所不同。
2. 输电线路模拟结果：根据实验数据计算得到的输电线路的电压损耗和电流损耗。
通过调节发电机输出电压和观察负载电流的变化，可以得到输电线路的负载特性曲线。
在不同负载条件下，负载电压和电流的变化规律也会有所不同。
五、实验结论：1. 变压器的工作原理是利用电磁感应现象，通过变换线圈的匝数比实现输入电压到输出电压的变换。
2. 变压器的参数包括变比、效率、额定容量等，根据实验结果可以计算得到。
3. 远距离输电的原理是利用高压输电可以减小电流，从而减小线路损耗。
4. 输电线路的参数包括电压损耗、电流损耗等，根据实验结果可以计算得到。
变压器和远距离输电课件
02
03
架空线路
成本低、建设周期短，但 易受环境因素影响。
电缆线路
敷设于地下，不受环境影 响，但成本高、维护困难 。
混合线路
结合架空线路和电缆线路 的特点，适用于复杂地形 和大规模输电。
03
变压器在远距离输电 中的应用
变压器在输电系统中的作用
电压变换
变压器能够将发电机的低电压变换为 适合长距离传输的高电压，并在接收 端再次降低至用户所需的电压。
特高压变压器的安装和维护
特高压变压器的安装和维护需要专业的技术和设备支持，以确保其正常运行和使 用寿命。同时，还需要建立完善的监测和预警系统，及时发现和处理潜在问题。
04
变压器和远距离输电 的发展趋势
变压器技术的发展趋势
高效能
随着技术的进步，变压器 正向着更高效率的方向发 展，以减少能源损失和提 高能源利用效率。
降低线损
高压输电能够降低线路中的功 率损失，提高输电效率。
远距离输电的实现方式
高压直流输电（HVDC）
利用直流电的优点，实现长距离、大容量的电力传输。
高压交流输电（HVAC）
利用交流电的优点，实现灵活、可靠的电力传输。
超导输电
利用超导材料的特性，实现高效、低损耗的电力传输。
输电线路的种类和特点
01
智能电网能够提高变压器和远 距离输电的运行效率和可靠性 ，降低运维成本。
智能电网能够实时监测和控制 变压器及远距离输电线路的运 行状态，及时发现和解决潜在 问题。
THANK YOU
变压器的工作过程
一次绕组中通入交流 电，产生变化的磁场 。
通过调整一次绕组和 二次绕组的匝数比， 可以改变输出电压。
变压器 远距离送电
变压器远距离送电【教学结构】一、变压器1.变压器的功能：改变交流电电压。
能把低电压升高，也能把高电压降低，但不能改变直流电压。
2.变压器的结构：如图1所示。
闭合铁心和绕在铁心上的两个线圈组成。
原线圈（又称初级线圈）：与电源连接的线圈。
其匝数为n1，加在原线圈上的交流电压为U1，线圈中电流强度为I1，线圈的电阻为r1，副线圈（又称次级线圈）：与负载连接。
做为用电器的电源。
其各物理量符号分别为：n2、U2、I2、r2。
3.理想变压器的变压原理在原线圈上加上交变电压，原线圈中就有交流电，在铁心中产生交变磁通量，原、副线圈中都产生感应电动势，若副线圈接有负载，就产生感应电流。
(1)忽略漏磁现象：原、副线圈中的电流都产生变化磁通量，都集中在铁心中，忽略漏到铁心外面的磁通量，故此可认为在闭合铁心中各处磁通量变化率均相同，且为。
原线圈产生的感应电动势，副线圈感应电动势。
所以。
(2)忽略原、副线圈的电阻r1、r2。
加在原线圈的电压与感应电动势就可近似认为：，同理副线圈的感应电动势与输出电压关系为：所以。
变压器的原、副线圈的端电压之比就等于这两个线圈匝数之比。
当n1 < n2时，变压器为升压器，使电压升高，当n2 < n1时，变压器为降压器，使电压降低。
调整原副线圈的匝数之比，在副线圈可得到任意大小的电压，满足各种用电器的需要。
应明确n1、n2不能很小，否则不能起变压作用。
(3)忽略变压过程中的能量损失，电源对变压器的输入功率P1与变压器的输出功率P2的关系为P1= P2，即U1I1= U2I2，所以，变压器的原、副线圈的电流与原、副线圈匝数成反比。
高压线圈电流较小、绕制导线较细，低压线圈电流较大，绕制导线较粗。
二、远距离送电为了环境保护，减少空气污染和自然资源的应用，发电站往往建立在离用电单位很远的地方，自然会出现远距离送电问题。
远距离送电的突出问题是电能的损失问题。
能量损失在很长的输送电线上，输送线越长电阻越大，能量损失越多。
高考物理知识体系总论：变压器远距离输电
1 2 2 1 1 2 12
故只有选项B正确。
经典例题3
如图所示，有一自耦变压器接在稳定的交流电源上，V1、V 为理想电压表。 2
下列说法中正确的是(ꢀꢀ) A.若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数变大，V 示数变小
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U2和I1分别约为(ꢀꢀ)
A.380 V和5.3 A
B.380 V和9.1 A
C.240 V和5.3 A
D.240 V和9.1 A
答案解析2
答案解析：对理想变压器有U2＝n2U1/n1＝380 V，由P ＝I U 得I ＝P /U 2 22 2 2 2
大致框架
1.输电过程
远′ (2)ΔU＝IR 3.功率损失 (1)ΔP＝P－P′ (2)ΔP＝I2R＝(ΔU2)/R 4.输送电流 (1)I＝P/U。 (2)I＝(U-U')/R
变压器与远距离输电
大致框架
考点
理想变压器基本规律的应用 理想变压器的动态分析
远距离输电
提醒
①远距离输电过程中，次级线圈的电压和线圈中阻值两端的电 压不相同； ②要注意决定关系，电压上级决定下级，电流和功率由下级决定上级。
布置作业
根据本节课所学，完成学霸布置的作业，加油。
THANKS
青春的道路不长不短 学霸的陪伴 让你一路不慌不忙
变压器与远距离输电 知识树原图
PART 2
利用知识体系框架来解题
此部分务必观看视频讲解
变压器及远距离输电实验报告
变压器及远距离输电实验报告引言：变压器是电力系统中广泛使用的重要设备，它能够实现电能的高效传输和变换。
远距离输电则是指通过电力线路将电能从发电厂传输到远离发电厂的地区。
本实验旨在研究变压器的工作原理以及远距离输电的效果，以期深入了解电力传输领域的相关知识。
实验一：变压器的工作原理变压器是一种靠电磁感应原理实现电能传输和变换的装置。
它由一个铁心和两个线圈组成，分别称为主线圈和副线圈。
主线圈通电时，会在铁心中产生磁场，而副线圈则受到这个磁场的影响而产生感应电动势。
通过变压器的设计，可以实现输入电压和输出电压的变换。
实验二：远距离输电的效果远距离输电是为了满足遥远地区的电力需求而设计的一种电力传输方式。
在实验中，我们通过建立一条长距离的电力线路，并在不同距离位置测量电压和电流的变化，以观察远距离输电的效果。
实验结果：通过实验一，我们发现变压器能够有效地改变电压大小，实现电能的传输和变换。
当主线圈的匝数大于副线圈时，输出电压会降低；反之，输出电压会升高。
这证明了变压器的工作原理是可靠的。
通过实验二，我们观察到了远距离输电的效果。
实验中，我们将电力线路建立在不同距离上，并测量了不同位置的电压和电流。
结果显示，随着距离的增加，电压和电流都会有所损耗。
这是由于电力线路的电阻和电感导致的能量损失。
因此，在远距离输电时，需要采取适当的措施来减少能量损失，例如使用高导电性的材料、减小电阻等。
讨论：变压器和远距离输电在现代电力系统中具有重要的应用价值。
变压器可以实现电能的高效传输和变换，使得电力系统能够适应不同电压需求。
远距离输电则能够满足遥远地区的电力需求，促进经济和社会的发展。
然而，变压器和远距离输电也存在一些问题和挑战。
例如，变压器的效率会受到温度和线圈材料等因素的影响，需要进行合理的设计和维护。
远距离输电中的能量损失也需要通过技术手段来减少，以提高输电效率。
结论：通过本实验，我们深入研究了变压器的工作原理和远距离输电的效果。
第十章第二节变压器远距离输电整理版
第二节 变压器 远距离输电•〔基础再现-对点自测 '） -------------------------------- 佻纳扣点强基固本% _______ ___ _ ___________ 一、变压器原理1 •工作原理：电磁感应的互感现象. 2.理想变压器的基本关系式 （1）功率关系：P 入= P 出.⑵电压关系：Uj =卫，若n i >n 2,为降压变压器；若 n i <n 2,为升压变压器.U 2 n 2（3）电流关系：只有一个副线圈时， 罟学； 有多个副线圈时， 山1= U 2I 2+ U 3I 3+-+ U n I n .1. （多选）如图所示，理想变压器的初级线圈接交流电 厂厂| ~一源，次级线圈接阻值为 R 的负载电阻.若与初级线圈连接的电压表 Vi I 丨 .. 的示数为 5，与次级线圈连接的电压表 V 2的示数为U 2,且U 2<U i ，则 以下判断中正确的是（ ） ］（A .该变压器输入电流与输出电流之比为 U i ： U 2 LXJ 一一 B. 该变压器输入功率与输出功率之比为 U 2： U iC. 通过负载电阻 R 的电流12=晋U 2D .通过初级线圈的电流 I i =而 答案：CD二、远距离输电1. 输电线路（如图所刁A U 2R .2. （单选）中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电，是目前世界上电压最高 的输电工程.假设甲、乙两地原来用 500 kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电 阻都不变的条件下，现改用 1 000 kV 特高压输电，不考虑其他因素的影响.则 （ ）A .送电电流变为原来的 2倍B .输电线上降落的电压将变为原来的C .输电线上降落的电压将变为原来的2. 输送电流P (1) I=U. U - U ， (2) I=厂 3. 电压损失 (1) A U = U - U '.⑵ A U = JR.4. 功率损失 (1) A P = P -P '.⑵ A P =超=U 2RD •输电线上损耗的电功率将变为原来的 答案：C配嚣卩PTUMT 详见世盘，也町级瑕91律譬网(w W w.91daoxue +ci>in )进入樹课僦考点一理想变压器原、副线圈关系的应用 1 •基本关系⑴P 入= P 出，(有多个副线圈时,P 1=P 2+ P 3+……)(2) 屮=史，有多个副线圈时，仍然成立. U 2 m(3) ==空，电流与匝数成反比(只适合一个副线圈)丨2 n iml i = n 2l 2+ H3+ ....... (多个副线圈)⑷原、畐U 线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同. 2. 制约关系 (1) 电压：副线圈电压 U 2由原线圈电压 U i 和匝数比决定. ⑵功率：原线圈的输入功率 P i 由副线圈的输出功率 P 2决定. (3)电流：原线圈电流11由副线圈电流I 2和匝数比决定.(多选)(2014髙考山东卷)如图，将额定电压为 60 V 的用 电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表 220 V 和2.2 A .以下判断正确的是 (A .变压器输入功率为 484 WB .通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC .通过副线圈的电流的最大值为 2.2 AD .变压器原、副线圈匝数比 n 1 : n 2= 11 : 3［思路点拨］根据变压器的变压规律Ut =當，变流规律j _2=當，正弦交变电流有效值和峰值的关系i =〔:，功率公式P = IU 和理想变压器的特点 P 1 = P 2解决问题.U 1 n 1 ［解析］变压器的输入功率 P 1 = P 2= l 2U 2= 2.2X 60 W = 132 W ，选项A 错误；由_ =—U 2 n 2 得n^ Ui = 220 = ¥，选项D 正确；由廿寫得l1 =鬥尸劭2.2 A = 0.6 A ，选项B 正确；根据1=号得副线圈上的电流的最大值l 2m = .212= 2.2 2 A ，选项 C 错误.［答案］BD［总结提升］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. (4) 理想变压器基本关系中的 U 1、U 2、11、12均为有效值. 烝E 丽蔚1.(单选)(2015宁夏银川模拟)如图所示，理想变压器与电阻 V 、交流电流表A 按图甲所示方式连接，已知变压器的原、畐U 线圈的匝数比为 m :门2= 10 :1,电阻R = 10 Q 图乙是R 两端电压u 随时间变化的图象，U m = 10.2 V .则下列说法中正多维课堂•考点突破?龙师在线 多边互动R 、交流电压表 (均为理想电表)的示数分别为)H1电器确的是()A .交变电流的频率是50）2 B .电流表A 的读数为10 A C .电压表V 的读数为10 2 D .变压器的输入功率为 C. S 接在a 端，R t 温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D. S 由a 切换到b , R t 消耗的功率变大［解析］由交变电流图象，可知电压最大值为110 .2 V ，周期为0.02 S ,所以3= 100 nrad/s , A 项正确；畐U 线圈输出电压由变压器匝数比和输入电压决定，故温度升高时， R t 电阻U 2阻值减小，两端电压不变， C 项错；由P = U 可知，变压器输出功率增大，故其输入功率也V 10 W 解析：选D.由题意可知交流电的频率1 1— ^2T 2X 10I 1Hz = 50 Hz ,所以A 错；依据-=岸，X 可知，电流表A 的读数1尸 1 A ，所以B 错；电压表读数为U 2= 10 V ,所以C 错；变压器的输出功率决定输入功率, 所以P 入=10 W , D 正确.V 测R 两端电压，则其P出-咛2 = 10 W ，考点二理想变压器的动态分析［学生用书P 200］ 1•匝数比不变的情况（如图所示）（1）U 1不变，根据半=丄可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2 n 2U 2不变.⑵当负载电阻发生变化时，12变化，根据¥=半可以判断丨1的 变化情况.（3）12变化引起卩2变化，根据P 1= P 2，可以判断 卩1的变化. 2•负载电阻不变的情况（如图所示）n 1（1） U 1不变，一发生变化，U 2变化.n 2（2） R 不变，U 2变化，12发生变化.⑶根据P 2=U R 2和P 1= P 2,可以判断 卩2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，11发生变化.矗（单选）（2015潍坊联考）如图甲所示的电路中，S 为单刀双掷开关，电表为理想电表，R t 为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流 电，则（）HzAl孟不药负载凰变化u = 110.2 sin 100 n （V ） A •变压器原线圈中交流电压 u 的表达式B . S 接在a 端，R t 温度升高时，变压器的输入功率变小R随之增大，B项错；S 由a 切换到b ,副线圈匝数减小，故输出电压减小， R t 电阻不变，由P = R 知，消耗功率减小，D 项错.［答案］A［方法总结］变压器动态分析的思路流程-一 .=,T ；'_I I --------------- n ------------- —*■ r?决定 「 决定2.（多选）（2014高考广东卷）如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U i 不变， "闭合电键S ,下列说法正确的是（ ） ■ A . P 向下滑动时，灯L 变亮B.P 向下滑动时，变压器的输出电压不变'C. P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D . P 向上滑动时，变压器的输出功率变大 解析：选BD.由于理想变压器输入电压 U i 不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压 U 2也不变，灯L 亮度不随P 的滑动改变，故选项 A 错误，选项B 正确.P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R 总减小，由12=丄知，通过副线圈的电流12增R 总大，输出功率P 2= U 2I 2增大，再由》=屯知输入电流I i 也增大，故选项 C 错误，D 正确.12 n i考点三 关于远距离输电问题的分析1. 远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机T 升压变压器T 远距离输电线T 降压变压器T 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.⑷输电线上损耗的电功率: P 损=I 线A U = I2线R 线=（3）输电电流：P 2 P 3U 2— U 3I线=U 2 =U 3 =R 线U i n i I 2 U 3 n 3 I 4U 2 n 2 l i' U 4 n 4 I 3U 2 = A U + U 3, I 2 = I 3 = I 线. P L =匕〔I L U] = J £U a )决定吏破训练 （2）电压、电流关系:当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的 n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原(1)功率关系：P i = P 2, P 3= P 4, P 2 = P 损+ P 3.（单选）通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U解析：选D.根据理想变压器的工作原理得 I 1U 1= I 2U 2、M=n ^.U 2不是加在R 两端的电压, 12 n 1故“工胃，而I 1U 1等于R 上消耗的功率 E R 与下一级变压器的输入功率之和.只有选项 D 正确.「学科素养•能力提升J方法技巧一一变压器原理的应用值沙（多选）如图所示理想变压器的三个线圈的匝数 n 1 ：n 2 : n 3= 1 : 4 ： 4,在M 、N 间接正弦交流电源，在 a 、b 和c 、d 间接相同的电阻器 R ,则（）A . U 1 = U 2= 4U 3B . U 2= U 3= 2U 1C . 11= 412= 4I 3D . P 1= 2P 2= 2P 3［解析］由于副线圈有两个相同的铁芯，所以原线圈中的磁通量与线圈中的磁通量关系 为：①1 = 2①2= 2①3,磁通量变化率关系为：普1= 2普2= 2普^,故每匝线圈产生的感应电动势关系为：e 1= 2e 2 = 2e 3，对理想变压器有：U 1 =门询,6= n 2e 2, 5= n 3e 3,因此，可得: U 1 2U 2 2U 3 —= = ，代入n 1 : n 2 ： n 3= 1 : 4 : 4得U 2= 5= 2U 1,故A 错B 对.由能量守恒得： n 1 n 2 n 32112为P 1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2,则P 1咱分别为 )PR 1 A.，- kU n1 -2 n［解析］根据变压器的变压规律，得所以 U i = kU , U 2= nkU.根据 P = P P p p 2 UI ，知匝数比为k 和nk 的变压器副线圈的电流分别为 I i = 0；= kU ,2=匚=nkU.根据P = I R 知，输电线路损耗的电功率分别为 P i = I 2R = kU 2R ，卩2=I 2R =侖2R ，所以 +， 选项 D 正确，选项A 、B 、C 错误. ［答案］D ［总结提升］解决远距离输电问题应注意下列几点 （1） 画出输电电路图.（2） 注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等. （3） 输电线长度等于距离的 2倍. （4） 计算线路功率损失一般用 P 损=I 2R 线.3.（单选）（2014高考江苏卷）远距离输电的原理 图如图所示， 升压变压器原、副线圈的匝数分别为 n 1、n 2,压分别为U" U 2,电流分别为I. ©输电线上的电阻为 变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是 （ ） I 1 £n 1 n 2U 2 I 2 =I2RD . I 1U 1= I 2U 2P1 = P2 + P3 = 2P2 = 2P3, D 对，由11U1 = 212U2= 2I3U3得：11 = 4I2 = 413, C 对.［答案］BCD［点评］公式屮=皿是根据原、副线圈中的磁通量相等推导出的，若磁通量不等则要根U2 n2据法拉第电磁感应定律求解.4. （单选）在如图所示的铁芯上绕有4个线圈，匝数之比为n i : n2 : n3 ：门4= 1 : 1 : 2 : 1，今在线圈1两端接正弦交流电源，下列判断正确的是（）1A . U1 =氏=qU3= U41B . U 1 = U2= 2U3, U4= 0C. U1 = U2+ U3+ U4D .以上均不对解析：选B.线圈1、2、3的电压关系遵守变压比公式，线圈4中的磁通量始终为0,不产生感应电动势，故U4= 0, B正确.1. （单选）（2015陕西西安长安一中模拟）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为 1 : 2, 副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W;原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关，灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（）A . U = 110 V, I = 0.05 AB. U = 110 V , I = 0.2 AC. U = 110 2 V , I = 0.2 A D . U = 110 2 V , I = 0.2 2 A 解析：选B.灯泡正常发光时，加在灯泡两端的电压为过灯泡的电流1 = 0.1 A，根据Uj=巫，可知电压表读数U2 n2据卩=乜，可得电流表读数h = 0.2 A，因此B正确. 丨2 n12. （单选）（2015沈阳质检）如图所示，理想变压器原、数比为20 ：1, b接原线圈的中心触头，电压表和电流表均为理想电表.从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u = 2202sin 100n（V），则（）A .单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小B. 原线圈和副线圈中交变电流的频率之比为20 : 1C. 当单刀双掷开关与b连接时，电压表的示数为22 VD .当单刀双掷开关由a拨向b时，电压表和电流表的示数均变小解析：选C.图中电压表测量值为理想变压器输出电压，而根据理想变压器变压规律严=U2 巫可知，输出电压决定于输入电压和原、副线圈匝数比，故滑动变阻器触头P上移过程中，n2电压表示数不变，A项错；变压器不改变交变电流的频率，B项错；由交变电流的瞬时值表达式可知，变压器输入电压有效值为220 V，当开关与b连接时，原、副线圈匝数比为10 : 1,由+="可知，输出电压有效值为22 V , C项正确；开关由a拨向b时，原、副线圈匝U2 n2『高考模拟・高效演练'u_______________ ____________ _________ _____模拟题组数比变小，故电压表示数增大，D项错.3. （多选）（2015河南林州一中专项练习）如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压F 达到额定功率时，降压变压器输出功率 那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适 ( )D •适当降低解析：选AC.当发电机输出功率一定时， 为使用户得到更大的功率，需减小输电线上的 功率损失，根据 A P = I 2r ，可以减小输电线的电阻 r , A 对；也可以通过提高输电电压，减 小输送电流，即提高 实，这样使线圈n 3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适 n i 当降低n 3,C 对.经典趙组4. (单选)如图所示，理想变压器的原线圈接入 100说(V)的交变电压，副线圈通过电阻 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作.由此可知A .原、副线圈的匝数比为 50 :B .交变电压的频率为 100 HzC .副线圈中电流的有效值为 4 AD .变压器的输入功率为 880 WHz , f = 50 Hz ，故B 错.I 2= 280 A = 4 A ，故C 项正确.由于理想变压器 P 入 =侪+ 880 W > 880 W ，故 D 错.5. (多选)为保证用户电压稳定在 220 V ，变电所需适时进行调压， 图.保持输入电压 U 1不变，当滑动接头 P 上下移动时可改变输出电压. 电压U 2随时间t 变化的曲线如图乙所示•以下正确的是 ( )甲A . u 2= 190迄sin(50 n t) V B. u 2= 190磁sin(100n t) V C.为使用户电压稳定在 220 V ，应将P 适当下移 D .为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移解析：选 BD.由 U 2 — t 图象知 U 2m = 190 ,2 V , T = 2X 10「2 s 故诞，可减小n 1以使u 2的有效值增大至220 V ，即将P 适当上移，故选项 C 错误，选项D n 1 正确.器均为理想变压器•随着用户负载增多，发电机 仍然不足，用户的用电器不能正常工作. 当提高用户的用电功率，可采取的措施是 n 4n 3史的同时， 降低 n 4 n 1n 3空的同时，提高n 4 n 3 解析：选C.副线圈输出电压 U 2 = 220 V + U 丫 山 11 °00r，n 2= U 2 = 220 + U r V5°,故 A 错误.2 f = 100n 图甲为变压器示意 某次检测得到用户JE'ffl 咒-i'w^JT\/ 2 4/{x■ ■■■■■IB ■ - ■(■■■■■■3=罕=100 n rad/s ,故U 2= 190.2s in (100n t)V ，选项A 错误，选项B 正确.由变压器电压与匝数关系山=些得 U 2 = U 2 n 2A .适当减小输电线的电阻B .适当提高C .适当提高u = r = 6 Q 的导线对“ () 乙6.（单选）某水电站，用总电阻为 2.5 Q 的输电线输电给 500 km 外的用户，其输出电功率是3X 106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是 （ ）A •输电线上输送的电流大小为 2.0X 105 AB •输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kVC .若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9x 108 kWU 2D •输电线上损失的功率为 A P = *, U 为输电电压，r 为输电线的电阻损失的电压为 U 损=IR = 6X 103 x 2.5 V = 1.5X 104 V = 15 kV , B 项正确；当用 5 kV 电压输 电时，输电导线上损失的功率不会超过 3 x 106 kW ，与实际情况相背，故 C 项错误；当用公2式A =匕计算损失的功率时，U 为输电线上损失的电压而不是输电电压，D 项错误.r课后达标检测一、单项选择题1•理想变压器原、副线圈两侧一定不相同的物理量是 （ ）A •交变电流的频率B .交变电流的功率C .磁通量的变化率D .交变电流的电压的最大值 答案：D2. （2015云南统测）如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为 u =220 ,2sin 100 n （V ）的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“ 22 V 22 W ”的灯泡10个，灯泡均正常发光.除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是（ ）A •变压器原、畐U 线圈匝数比为 10.2： 1B .电流表示数为1 AC .电流表示数为10 AD •副线圈中电流的频率为 5 Hz 解析：选B.由原线圈电压瞬时值表达式可知，原线圈输入电压有效值为 220 V ，交变电 流的频率f = 1=^= 50 Hz , D 项错；副线圈上灯泡正常发光，说明副线圈输出电压有效值T 2 n 为22 V ，由理想变压器变压规律可知，虫=岂=10, A 项错；由灯泡电功率 P = UI 可知，n 2 U 2通过每只灯泡的电流为 1 A ，故副线圈输出电流为 10 A ，由理想变压器变流规律可知， ¥ = 1110,所以原线圈中电流的有效值为 1 A , B 项正确，C 项错.3•如图所示，一理想变压器原、畐U 线圈匝数比为 3 : 1，副线圈上接三个相同的灯泡， 均能正常发光，原线圈中再串一个相同的灯泡L ,则（）A .灯L 也能正常发光B .灯L 比另外三个灯都暗解析：选B.输电线上输送的电流为 6“ 八33x 10 x 10 3500 x 103A = 6 x 10 A , A 错；输电线上以练促常掠补短板C .灯L将会被烧坏D .不能确定解析：选A.原、副线圈中的电流之比为Il= n2= J而副线圈中通过每盏灯的电流均为I2 n i 3I2i其额定电流I额=13■.又11 = 3I2,所以通过原线圈中灯L的电流恰为其额定电流，灯L正常发光，所以A正确.4.（2015成都七中模拟）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10 : 1, 线圈的中心抽头，图中电表均为理想交流电表，定值电阻R= 10 Q,其余电阻均不计，时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是（1零，B错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，U' 2 = 1U1= 44 V，输出功率增大，原线圈的5输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C、D错误.5. （2014高考浙江卷）如图所示为远距离交流输电的简化电路图•发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是11，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为*.则（）I1U1A •用户端的电压为〒丨2B •输电线上的电压降为C.理想变压器的输入功率为D .输电线路上损失的电功率为I1U1解析：选A.根据理想变压器的工作原理，得1山1= I2U2,所以用户端的电压6=¥，I2 选项A正确；输电线上的电压降U ' = I1r = U - U1,选项B错误；变压器的输入功率P1 = I1U —I2r = I1U1,选项C错误；输电线路上损失的功率P ' = 1务=I1（U —U1），选项D错误.6. （2015江西师范大学附中月考）如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=请T的水平匀强磁场中，线框面积S= 0.5 m2,线框电阻不计•线框绕垂直于磁场的轴00'以角速度3= 100 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“ 220 \60 W ”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下b是原从某）A •当单刀双掷开关与B •当单刀双掷开关与C.当单刀双掷开关由D•当单刀双掷开关由a连接时，a连接且t = 0.01 s时，电流表示数为零a拨向b时，原线圈的输入功率变小a拨向b时，畐U线圈输出电压的频率变为25 Hz311解析：选A.原线圈输入电压的有效值为U1 =石V = 220 V，当单刀双掷开关与1时，U2= —U1= 22 V, A正确；电流表测量的是有效值，当t= 0.01 s时，电流表示数不为a连接I2rI1U电压表的示数为22 V2列说法正确的是（）2A .在图示位置线框中产生的感应电动势最大B .线框中产生感应电动势的有效值为 250 ,2 VC .变压器原、副线圈匝数之比为 25 : 22D .允许变压器输出的最大功率为1 000 W解析：选C.在图示位置线框平面和磁感线垂直，磁通量最大，线框中产生的感应电动 势为零，选项A 错误；线框中产生的感应电动势的最大值E m = NBS 3 = 250 2 V ,其有效值E=¥E m = 250 V ，选项B 错误；灯泡能正常发光，则电压 5= 220 V ，由当 门12U 2压器原、畐U 线圈匝数之比为 25： 22,选项C 正确；熔断器允许通过的最大电流为 |1= 10 A , P 1= U 1l 1 = 250X 10 W = 2 500 W ,因此变压器允许输出的最大功率为 项D 错误.二、多项选择题7. （2015 •西景德镇模拟）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 阻R = 22 Q,各电表均为理想电表.畐U 线圈输出电压的变化规律如图乙所示.下列说法正确 的是（ ）& （2013高考广东卷改编）如图，理想变压器原、副线圈匝数比 m : n 2 = 2 : 1 , V 和A 均为理想电表，灯泡电阻R L = 6 Q, AB 端电压 u 1= 12 2sin 100n （V ）.下列说法正确的是 （ ）A .电流频率为100 Hz B. V 的读数为24 V C. A 的读数为1 AD .变压器输入功率为 6W _解析：选 CD.由 U 1= 12 2sin 100n （V ）可知，U m = 12 2 V , 3= 100n rad/s ，则频率 f =^= 50 Hz , A 项错误.U 1 = Um = 12 V , U 2= U 1 = 6 V , B 项错误.l ?=当=1 A , 正确.P 1 =卩2= U 212= 6W , D 项正确.9. （2015汕头质检）如图为远距离输电的示意图，若电厂输出电 压u 1 = 220、;'2sin 100 n （V ），则下列表述正确的是 （ ）A . U 1<U 2, U 3>U 4B . U 1 = 220 2 V」，可知变 n 210 A , 2 500 W ,10 : 1, TA .输入电压的频率为 100 HzB .电压表的示数为 220 VC .电流表的示数为 1 AD .电阻R 消耗的电功率是 22 W 解析：选BD.由u — t 图象知，电压的周期 T = 2X 10「2 s ,22 V ，故原线圈电压有效值为错误；畐U 线圈电压的有效值为的电流有效值12= 77= 1 A ,R1则频率f =〒=50 Hz ，选项 A 220 V ，选项B 正确；副线圈11 =企|2= 0.1 A ，选项C 错误；电阻R 消耗的电功率 P 2= I 2R =n 1U 2R L熔斷器fl甲（1） 请写出原线圈输入电压瞬时值 U ab 的表达式； （2） 求只在ce 间接400 Q 电阻时，原线圈中的电流n ee⑶求ce 和de 间线圈的匝数比 二.n de解析：（1）由题图乙知 3= 200 n rad/s 电压瞬时值 u ab = 400sin 200 n （V ）. ⑵电压有效值U 1 = 200 ,2 V 理想变压器P 1 = P 2原线圈中的电流 h =解得0.28 A 或 （3） 设ab 间匝数为n 1, U1=山，同理n 1 n ee1/s\/0.01 I0.02乙5Ul = Ud e n 1 n deR ceR deI l ；C .若U 2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的D •用户得到的交变电流频率为 25 Hz解析：选AC.远距离采用高压输电，然后降压后再使用，所以 应该是220 V ，所以B 错误；输电线上损失的功率为 P 损= 电流的瞬时值表达式可得交变电流的频率为f =10°^nHz = 50 Hz ，所以D 错误.2 n ‘☆ 10.（2015湖北重点中学联考）如图是手机充电器的内部电路核心部分的简化模型，将 变压器和二极管都视为理想元件，已知变压器的原、畐U 线圈匝数比为 20 : 1 , A 、B 端输入 电压为 5= 220 2sin 100n （V ），对于输出端 CD （OD 为副线圈的中心抽头 ）（）圈CD 间电压的最大值为 厂2 V ，而本题中的两个二极管相当于把 CD 之间的交变电压的 负半部分对称地变为正半部分， 这样交变电流就全部变为正值， 且周期为原来的一半， 因而有效值为5.5 V , A 错误，B 正确.变压器AB 端的输入功率等于 CD 端的输出功率，因而 C 错误，D正确.三、非选择题11•如图甲为一理想变压器， ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头， 原线圈输入正弦式交变电压的 u -1图象如图乙所示.若只在ce 间接一只R ce = 400 Q 的电阻， 或只在de 间接一只R de = 225 Q 的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.1 100A 正确；U i 为有效值,A .输出电压的有效值为B .输出电压的有效值为C . CD 端的输出功率和 D . CD 端的输出功率和 解析：选BD.由于OD 11 V5.5 VAB 端的输入功率之比为 AB 端的输入功率之比为 为副线圈的中心抽头，则 1 : 1 : AB2 1 与CD 线圈匝数之比为 40 ： 1,线线，所以C 正确；由交变4IM1-400代入数据得nce=4n de 3答案：见解析12. (2015武汉模拟)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失. 有一个小型发电站，输送的电功率为P= 500 kW，当使用U = 5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差 4 800 kW h.求：(1) 输电效率n和输电线的总电阻r;(2) 若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？解析：⑴输送功率P= 500 kW，一昼夜输送电能E= Pt = 12 000 kW -h输电线上损失的电能A E = 4 800 kW -h终点得到的电能 E ' = E- AE = 7 200 kW -h,E，所以输电效率n = 60%P输电线上的电流1 = - = 100 A输电线损耗功率P r = I2r,△E其中P r= - = 200 kW得r = 20 Q.■P \1⑵输电线上损耗功率P r = U r X子原来P r= 200 kW，现在要求P ' r= 10 kW ,解得输电电压应调节为U ' = 22.4 kV.答案：(1)60% 20 Q (2)22.4 kV。
变压器及远距离输电实验报告
变压器及远距离输电实验报告实验报告实验目的：1. 了解变压器的工作原理和基本结构。
2. 掌握变压器的基本电性能和特性。
3. 探究远距离输电过程中的电能损耗情况。
实验器材和材料：1. 变压器（包括原、辅线圈）2. 交流电源3. 电压表、电流表、功率表4. 各种连接线5. 实验用导线6. 实验用电阻实验原理：变压器基本原理是利用电磁感应现象，将输入的电压通过变压器的变换比例转换成输出的电压。
变压器由原线圈和辅助线圈组成，当原线圈通电时，产生交变磁场，从而诱导出辅助线圈中的电压。
通过调整原线圈和辅助线圈的匝数比例，可以实现输入输出电压的变换。
远距离输电过程中存在电能损耗，主要表现为线路电阻损耗、变压器铜损耗和铁损耗等。
线路电阻损耗主要是由于输电线路本身的电阻而导致的能量损失；变压器铜损耗是指当变压器中通过的电流越大，线圈的电阻对能量的转换效率就越低；铁损耗是指在变压器铁心中，由于磁通的磁滞和涡流引起的能量损失。
实验步骤：1. 将变压器的原线圈接入交流电源，并将输出端与电压表和功率表连接。
2. 调节电源输出电压和频率，记录输出电压和输入功率。
3. 将输入电流通过电流表测量，并计算输出功率。
4. 比较输入功率和输出功率的差异，计算变压器的效率。
5. 将变压器两端连接上实验用电阻，测量电路中的电流和电压。
6. 计算线路电阻损耗。
实验数据和结果：1. 输入电压：220V输出电压：110V输入功率：100W输出功率：95W变压器效率 = (输出功率 / 输入功率) * 100%= (95W / 100W) * 100%= 95%2. 实验用电阻电流：0.5A实验用电阻电压：50V线路电阻损耗 = 实验用电阻电流^2 * 线路电阻= 0.5A^2 * (50V / 0.5A)= 25W实验讨论和结论：通过实验观察和数据分析，我们可以得出以下结论：1. 变压器可以实现输入输出电压的有效变换，变压器效率较高。
2. 在远距离输电过程中，存在一定的电能损耗，主要包括线路电阻损耗和变压器损耗。
变压器-远距离输电
分布式能源和微电网的发展对远距离输电的影响
分布式能源和微电网的发展，使得电力系统的结构和运营模式发生了变化，对远 距离输电提出了新的挑战和机遇。
分布式能源和微电网的兴起，使得电力系统的能源结构更加多元化，同时也对电 力系统的调度和运营提出了更高的要求。
05
变压器-远距离输电的挑 战与对策
变压器损耗和效率问题
低线路成本。
并联变压器
在高压输电网络中，并联变压器 用于将多路输电线路连接起来，
提高供电可靠性和灵活性。
自耦变压器
自耦变压器是一种特殊的变压器， 通过改变变压器的匝数比，实现 升压或降压的功能，常用于高压
输电线路的电压调节。
变压器在特高压输电中的应用
1 2
特高压变压器
特高压变压器是指能够承受极高电压的变压器， 是实现特高压输电的关键设备之一。
当交流电通过一次绕组时，产生变化 的磁场，该磁场在二次绕组中产生感 应电动势，从而实现电压的升高或降 低。
变压器的种类和用途
电力变压器
用于电力系统中的升压 和降压，以及不同电压
等级之间的转换。
仪用变压器
用于测量和保护设备， 如电压互感器和电流互
感器。
整流变压器
特种变压器
用于整流设备，提供直 流电源。
噪声问题
变压器运行过程中会产生一定的噪声，对周围环境和居民 生活造成一定影响。需要采取措施降低噪声水平，如优化 结构设计、选用低噪声设备等。
电磁辐射问题
变压器运行过程中会产生电磁辐射，可能对周围环境和人 体健康产生影响。需要采取屏蔽措施，减少电磁辐射的泄 漏。
对策
加强环保意识，合理规划变电站和输电线路的布局；采用 低噪声、低能耗、环保型的变压器设备；加强监管力度， 确保变压器设备符合环保要求。
变压器及远距离输电实验报告(一)
变压器及远距离输电实验报告(一)变压器及远距离输电实验报告引言在电力传输领域，变压器及远距离输电是至关重要的技术。
变压器能够通过改变电压大小，在输电过程中实现电能的高效传输。
本实验报告旨在介绍变压器及远距离输电的原理、实验过程和结果分析。
变压器原理1.变压器的组成：变压器主要由铁芯和线圈组成。
铁芯能够提高磁路的磁通密度，从而实现电能的有效传输。
线圈则通过互感作用将输入电压转换为输出电压。
2.变压器的工作原理：根据法拉第电磁感应定律，当交流电通过线圈时，会在铁芯中产生磁场。
根据电磁感应定律，当磁场发生变化时，线圈中就会产生感应电动势。
通过合理设计线圈的匝数比，可以实现输入电压到输出电压的变换。
实验过程1.实验材料准备：准备变压器、交流电源和适当的测量器材。
2.连接电路：将输入端与交流电源相连，将输出端与负载相连，并确保电路接线正确。
3.打开电源：打开交流电源并逐渐调节输入电压，观察输出电压的变化。
4.测量数据：使用测量仪器记录不同输入电压下的输出电压、电流等数据。
5.分析数据：根据实际测量数据，计算变压器的电压传输效率，分析实验结果并得出结论。
实验结果分析1.根据测量数据，可以绘制输入电压与输出电压的关系曲线。
曲线的趋势可以反映变压器的变压比。
2.通过对实验结果的分析，可以得出变压器的电压传输效率以及功率损耗等参数。
3.分析实验结果可以对变压器的工作状态进行评估，进而改进设计和优化传输效率。
结论变压器及远距离输电是一项重要的电力传输技术，在实验中我们深入了解了其工作原理和性能表现。
实验结果可以为今后电力传输系统的设计和优化提供参考，进一步提高电能传输效率和降低能源损耗。
通过继续深入研究和实验，我们相信变压器及远距离输电技术会有更广泛的应用前景。
以上为变压器及远距离输电实验报告的相关内容，希望能够对读者了解该实验和相关技术有所帮助。
变压器及远距离输电实验报告（续）安全注意事项在进行变压器及远距离输电实验时，需要注意以下安全事项： 1. 确保实验环境通风良好，防止电路过热引起的火灾和烟雾。
2019届一轮复习人教版 微型专题 变压器的动态分析 远距离输电 学案
微型专题5 变压器的动态分析 远距离输电一、理想变压器的动态分析 1.电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. (2)功率制约：P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大；P 出减小，P 入减小；P 出为0，P 入为0. (3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1.2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况：(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R →I 2→P 出→P 入→I 1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P 入→I 1.例1 (多选)如图1所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( )图1A.保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C.保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D.保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小 答案 BC解析 Q 位置不动，副线圈电压U 2不变，当P 上滑时，R 增大，由P ＝U 22R ＋R 0可知总功率减小，原线圈电压U 1不变，由P ＝U 1I 1可知原线圈电流I 1减小，故A 错误，B 正确；当P 位置不动，Q 上滑时，由U 2U 1＝n 2n 1知U 2增大，同理分析知原线圈电流I 1增大，故C 正确，D 错误.针对训练1 如图2所示，用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，开始时开关S 是断开的.现将开关S 闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是( )图2A.V 1、V 2的示数不变，A 1的示数增大，A 2的示数减小，P 入增大B.V 1、V 2的示数不变，A 1、A 2的示数增大，P 入增大C.V 1、V 2的示数不变，A 1、A 2的示数减小，P 入减小D.V 1的示数不变，V 2的示数增大，A 1的示数减小，A 2的示数增大，P 入减小 答案 B解析 电压表V 1的示数由输入电压决定；电压表V 2的示数由输入电压U 1(大小等于电压表V 1的示数)和匝数比n 1n 2决定；电流表A 2的示数即I 2由输出电压U 2(大小等于电压表V 2的示数)和负载电阻R 负决定；电流表A 1的示数即I 1由变压器的匝数比n 2n 1和输出电流I 2决定；P 入随P出而变化，由P 出决定.因输入电压不变，所以电压表V 1的示数不变；据公式U 2＝n 2U 1n 1，可知U 2也不变，即电压表V 2的示数不变；又据I 2＝U 2R 负知，S 闭合后R 负减小，故I 2增大，电流表A 2的示数增大；输入电流I 1随输出电流I 2的增大而增大，故电流表A 1的示数增大；因P 出＝U 2I 2，故P 出增大；P 入随P 出变化，故P 入也增大；可见本题的正确选项为B. 二、远距离高压输电问题解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律.1.画图、理清三个回路(如图3所示)图32.抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2 即U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2. (2)理想降压变压器联系回路2和回路3 即U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4 3.掌握一个定律根据能量守恒定律得P 2＝ΔP ＋P 3.例2 如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW ，输出电压是250 V ，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25.图4(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.答案 (1)6 250 V 16 A (2)15.625 Ω 6 000 V 解析 (1)对升压变压器，据公式U 1U 2＝n 1n 2，有U 2＝n 2n 1U 1＝251×250 V ＝6 250 VI 2＝P 2U 2＝P 1U 2＝100 0006 250A ＝16 A (2)P 损＝I 22R 线，P 损＝0.04P 1 所以R 线＝0.04P 1I 22＝15.625 Ω因为ΔU ＝U 2－U 3＝I 2R 线 所以U 3＝U 2－I 2R 线＝6 000 V.针对训练2 (多选)如图5为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n 1∶n 2＝n 4∶n 3.当用户用电器的总电阻减小时( )图5A.U 1∶U 2＝U 4∶U 3B.用户的电压U 4增加C.输电线上的损失功率增大D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率 答案 AC解析 根据U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4以及n 1∶n 2＝n 4∶n 3，知U 1∶U 2＝U 4∶U 3，故A 正确.用户用电器总电阻减小，则电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P 损＝I 2r 知，输电线上损耗的功率增大，根据ΔU ＝Ir 知，输电线上的电压损失变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，降压变压器的输入电压变小，用户的电压U 4减小，故B 错误，C 正确.用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差，故D 错误.1.(理想变压器动态分析)(多选)如图6所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使 ( )图6A.原线圈匝数n 1增加B.副线圈匝数n 2增加C.负载电阻R 的阻值增大D.负载电阻R 的阻值减小答案 BD解析 由U 1U 2＝n 1n 2，P 出＝U 22R可得P 出＝U 12n 22n 12R又因为P 入＝P 出，所以P 入＝U 12n 22n 12R分析可得选项B 、D 正确.2.(理想变压器动态分析)(多选)如图7所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )图7A.P 向下滑动时，灯L 变亮B.P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P 向上滑动时，变压器的输出功率变大 答案 BD解析 由于理想变压器输入电压U 1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U 2也不变，灯L 的亮度不随P 的滑动而改变，故选项A 错误，选项B 正确.P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R 总减小，由I 2＝U 2R 总知，通过副线圈的电流I 2增大，输出功率P 出＝U 2I 2增大，再由I 1I 2＝n 2n 1知输入电流I 1也增大，故选项C 错误，D 正确.3.(远距离高压输电问题)风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图8所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW ，输出电压是250 V ，用户需要的电压是220 V ，输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%.图8(1)画出此输电线路的示意图； (2)求用户得到的电功率；(3)求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比. 答案 (1)见解析图 (2)96 kW (3)1∶20 240∶11 解析 (1)如图所示(2)输电线损失的功率P 损＝P ×4%＝100 kW ×4%＝4 kW. 用户得到的电功率P 用＝P －P 损＝96 kW. (3)输电线电流I 2＝P 损R 线＝4×10310A ＝20 A. 升压变压器输出电压U 2＝P I 2＝100×10320V ＝5×103 V.升压变压器原、副线圈匝数比： n 1n 2＝U 1U 2＝250 V 5 000 V ＝120. 电压损失U 损＝I 2R 线＝20×10 V ＝200 V. 降压变压器原线圈两端电压 U 3＝U 2－U 损＝4 800 V. 降压变压器原、副线圈匝数比 n 3n 4＝U 3U 4＝4 800 V 220 V ＝24011.。
高中物理总复习之知识讲解 变压器、远距离输电(基础)
高考总复习：变压器 远距离输电【考纲要求】1、了解变压器的构造及原理2、知道理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系3、会对变压器的动态变化进行分析4、了解远距离输电的原理并能进行相关计算 【知识网络】【考点梳理】 考点一、变压器 1、主要构造由闭合铁芯、原线圈和副线圈组成。
2、工作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、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连，副线圈也能够输出电流。
互感现象是变压器工作的基础。
3、理想变压器不考虑铜损（线圈电阻产生的焦耳热）、铁损（涡流产生的焦耳热）和漏磁的变压器，即它的输入功率和输出功率相等。
理想变压器的基本关系式：（1）电压关系：原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比。
有若干个副线圈时：312123U U U n n n ===⋅⋅⋅ （2）电流关系：只有一个副线圈时，原副线圈的电流跟它们的匝数成反比。
（3）功率关系：输入功率等于输出功率．由P P =入出及P UI =推出有若干副线圈时：112233n n U I U I U I U I =++⋅⋅⋅+或112233n n U n U n U n U n =++⋅⋅⋅+。
4、几种常见的变压器（1）自耦变压器—－调压变压器（2）互感器：电压互感器、电流互感器电压互感器：如图所示，原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表。
互感器将高电压变为低电压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。
电流互感器：如图所示，原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表。
互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流。
要点诠释：一、理想变压器必须具有怎样的条件1、铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原副线圈两绕组每匝的磁通量都一样，每匝线圈中所产生的感应电动势相等。
原副线圈中产生的感应电动势与匝数成正比，即1122E n E n =。
变压器及远距离输电实验报告
变压器及远距离输电实验报告引言：变压器是电力系统中一种重要的电气设备，用于改变交流电的电压。
而远距离输电则是将电能从发电站输送到远离发电站的地方。
本实验旨在研究变压器的工作原理以及远距离输电的效果，通过实验来验证理论的正确性。
一、变压器实验：1. 实验目的本次实验的目的是探究变压器的工作原理，通过改变输入电压和线圈匝数的关系来观察输出电压的变化情况。
2. 实验器材和原理本次实验所使用的器材包括一个变压器、一个交流电源以及电压表和电流表等。
变压器由两个线圈组成，一个是输入线圈（初级线圈），另一个是输出线圈（次级线圈）。
根据电磁感应定律，当输入线圈中通入交流电时，会在输出线圈中感应出电压。
变压器的工作原理是基于电磁感应的原理，通过改变输入线圈和输出线圈的匝数比例，来实现电压的升降。
3. 实验步骤（1）连接实验电路：将交流电源与变压器连接，电压表和电流表分别连接在输入线圈和输出线圈上。
（2）设置初始条件：将输入线圈和输出线圈的匝数比例设为1:1，输入电压设定为10V。
（3）记录实验数据：记录输入电流和输出电压的数值。
（4）改变匝数比例：逐步调整输出线圈的匝数，记录不同匝数下的输入电流和输出电压。
4. 实验结果与分析根据实验数据记录，通过改变输出线圈的匝数，可以观察到输出电压的变化。
当输出线圈的匝数减少时，输出电压也会相应减小；当输出线圈的匝数增加时，输出电压也会相应增大。
这验证了变压器的工作原理，即通过改变匝数比例来改变电压。
二、远距离输电实验：1. 实验目的本次实验的目的是研究远距离输电的效果，通过模拟长距离输电过程，观察输电线路中的电压变化情况。
2. 实验器材和原理本次实验所使用的器材包括一个发电机、输电线路以及接收端的电阻等。
在远距离输电中，电能通过输电线路传输到接收端。
输电线路的电阻会导致电压的损失，所以在接收端需要设置合适的电阻来保证电压的稳定。
3. 实验步骤（1）设置实验条件：将发电机与输电线路连接，设置合适的输电距离和电阻。
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1、减小输电导线上电能损失的两种方法。
① 。
② 。
2、在远距离送电时，如果输送电压为U ，输送功率为P ，输电线的电阻为r ，则输电线上损失功率为______，损失电压为______，用户得到电压为______，用户得到的功率为______．
3用理想变压器给负载（所有负载都是并联的）供电，下列措施哪些可以增加变压器的输入功率（ ）
A ．只增加原线圈的匝数 B. 只减少负载
C. 只增加负载
D. 只增加副线圈的匝数
4.如图，一理想变压器原线圈接入一交变电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻，开关S 是闭合的.V 1和V 2为理想电压表，读数分别为U 1和U 2；、A 1,A 2和A 3为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3.现断开S ，U 1数值不变，下列推断中正确的是( ) A ．U 2变小，I 3变小 B ．U 2不变、I 3变大
C ．I 1变小、I 2变小
D ．I 1变大、I 2变大
5.图3示为一理想变压器的电路图，图中S 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器R 的滑动头，U l 为加在原线圈两端的交变电压，I 1为原线圈中的电流，则下列说法中正确的是（ ）
A ．若保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 时，I 1将增大
B ．若保持U 1及P 的位置不变，S 由b 合到a 时，R 消耗的功率将增大
C ．若保持U 1不变，S 接在a 处，使P 向上滑时，I 1将增大
D ．若保持P 位置不变，S 接在a 处，使U l 增大时，I 1将增大
6、如图中变压器原线圈接交流高压，降压后通过输电线给用电器供电，当电键S 断开时图中两电表示数电压U 和电流I 变化为 （ ） A ．均变大 B ．U 变大，I 变小 C ．均变小 D ．U 变小，I 变大
7.如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 的位置及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
8．输电线的电阻共计r ，输送的电功率是P ，用电压U 送电，则用户能得到的电功率是（ ）
A 、P
B 、2()P P r U -
C 、2
U P r
- D 、2()P r U
9．关于减少远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是( )．
A ．由功率P ＝U 2
R
，应降低输电电压，或增大导线电阻 B ．由P ＝IU ，应降低输电电压，或减小
电流输电
C ．由P ＝I 2
R ，应减小导线电阻，或减小输电电流 D ．上述说法均不对
10．某发电机的端电压为U ，经总电阻为R 的输电线向远方用户输送功率为P 的电能，则下列说
法中不正确的是( )
A ．输电线上的电流为P U
B ．输电线上消耗的电功率为P 2R
U
2
C ．输电线用户一端的电压为U －P U R
D ．输电线上消耗的电功率为U 2
R
11．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R ，通过输电导线的电
流为I ，输电线末端的电压为U 2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )
A . U 21R
B . U 1－U 2 2R
C ．I 2R
D ．I(U 1－U 2)
12．在如图2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减小
D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
13．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(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( ) A .n 2n 1>n 3n 4 B .n 2n 1<n 3n 4
C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
14.由甲地向乙地输电，甲地有升压变压器，乙地有降压变压器，连接
两变压器的输电线的总电阻为5Ω，如果降压变压器的变压比为10：1，输出功率为22kW ，输出电流为100 A ，求升压变压器的输出电压。
15．风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图3所示风车阵中发电机输出功率为100 kW ，输出电压是250 V ，用户需要的电压是220 V ，输电线电阻为10 Ω。
若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比。
(2)画出此输电线路的示意图。
(3)用户得到的电功率是多少。
16、有一内阻为1Ω的发电机，供给一个学校用电，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R ＝4Ω．全校共有22个班，每班有"220V ，40W ”的电灯6盏，要保证全部电灯正常发光．求： (1) 发电机的输出功率应为多大? (2) 发电机的电动势是多大?
16、有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电，已知发电机的输出功率是20kW，端电压为400V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1﹕n2=1﹕5，两变压器之间输电导线的总电阻R=l.0Ω，降压变压器输出电压U4＝220V，求：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输送电能的效率多大；
（3）降压变压器的原、副线圈的匝数比n3﹕n4；
（4）如果不用变压器，输电导线的热损耗是用变压器时的几倍.
18.有条河流,流量Q=2 m3/s,落差h=5 m,现利用其发电,若发电机总效率为50 %,输出电压为240 V,输电线总电阻R=30Ω,允许损失功率为输出功率的6 %,为满足用电的需求,则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少?能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光?。