变压器电能的输送.doc
变压器及电能的输送教案
一、教案基本信息教案名称:变压器及电能的输送教案学科领域:物理学年级/课程:高中物理教学时间:2课时二、教学目标1. 让学生了解变压器的工作原理及其在电力系统中的应用。
2. 使学生掌握电能输送的基本公式,理解电能损耗的原理。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
三、教学内容1. 变压器的工作原理2. 变压器的种类与应用3. 电能输送的基本公式4. 电能损耗的原理与计算5. 实例分析:如何降低电能损耗四、教学过程1. 导入:通过展示电力系统中变压器的图片,引发学生对变压器的兴趣,进而引入本节课的主题。
2. 讲解变压器的工作原理:利用图示和模型,详细讲解变压器的工作原理及其内部结构。
3. 介绍变压器的种类与应用:列举不同种类的变压器,并说明其在电力系统中的应用。
4. 讲解电能输送的基本公式:介绍电能输送的基本公式,解释其中各参数的含义。
5. 讲解电能损耗的原理:通过公式推导,解释电能损耗的原因。
6. 计算电能损耗:让学生运用所学知识,计算实际生活中的电能损耗。
7. 实例分析:引导学生运用所学知识分析实际问题,探讨如何降低电能损耗。
8. 课堂小结:回顾本节课所学内容,总结变压器及电能输送的关键点。
9. 作业布置:布置相关练习题,巩固所学知识。
10. 教学反思:根据学生反馈,调整教学方法,提高教学效果。
五、教学评价1. 学生能熟练解释变压器的工作原理及其在电力系统中的应用。
2. 学生能掌握电能输送的基本公式,并运用其解决实际问题。
3. 学生能理解电能损耗的原理,并提出降低电能损耗的方法。
4. 学生对电力系统中的变压器有更深入的了解,能将其与实际生活相结合。
六、教学目标1. 使学生了解变压器在不同电压等级中的应用,以及其对电力系统稳定运行的重要性。
2. 培养学生运用物理知识分析电力系统中电能损耗的能力,并提出降低损耗的方法。
七、教学内容1. 变压器在不同电压等级中的应用2. 电力系统中的电能损耗分析3. 降低电能损耗的方法与技术八、教学过程1. 导入:通过展示电力系统中不同电压等级的变压器图片,引发学生对变压器应用的思考,进而引入本节课的主题。
新教材人教版高中物理 精品资料第2讲 变压器 电能的输送
第2讲变压器电能的输送一、理想变压器1.构造:如图1所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
图1(1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈。
(2)副线圈:与负载连接的线圈,也叫次级线圈。
2.原理:电磁感应的互感现象。
3.理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系根据能量守恒可得:原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即P入=P出电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比,公式U1U2=n1n2,与负载、副线圈的个数无关电流关系(1)只有一个副线圈时:I1I2=n2n1(2)有多个副线圈时:由P入=P出得I1U1=I2U2+I3U3+…+I n U n或I1n1=I2n2+I3n3+…+I n n n频率关系f1=f2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器,如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。
图2(2)互感器电压互感器(n1>n2):把高电压变成低电压,如图丙所示。
电流互感器(n1<n2):把大电流变成小电流,如图丁所示。
二、电能的输送如图3所示。
图31.输电电流:I=PU=P′U′=U-U′R。
2.电压损失(1)ΔU=U-U′(2)ΔU=IR 3.功率损失(1)ΔP=P-P′(2)ΔP=I2R=(P U) 2R4.减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R。
由R=ρlS知,可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线。
(2)减小输电线中的电流。
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。
【自测采用220 kV高压向远方的城市输电。
当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的14,输电电压应变为()A.55 kV B.110 kVC.440 kV D.880 kV答案 C解析设输送功率为P,则有P=UI,其中U为输电电压,I为输电电流。
第10章_2变压器__电能的输送
(2010 亳 州 期 末 测 试 ) 如 图 10-2-4所示,L1和L2输电线,甲是电压互感器, 乙是电流互感器.若已知甲的变压比为500∶1, 乙的变流比为200∶1,并且已知加在电压表两端 的电压为220V,通过电流表的电流为5A,则输电 线的输送功率为( ) A.1.1 × 102W B.1.1 × 104W C.1.1 × 106W D.1.1 × 108W
点评:理想变压器的关系式:①电压关系: U1/U2=n1/n2(变压比),即电压与匝数成正比. ②功率关系:P入=P出, 即I1U1=I2U2+I3U3+… ③电流关系:I1/I2=n2/n1(变流比),即对只有 一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比.
2.变压器的动态分析
如图10-2-2,一理想变压器的原线 圈上接有正弦交变电压,其最大值保持 不变,副线圈接有可调电阻R.设原线圈 的电流为I1,输入功率为P1,副线圈的电 流为I2,输出功率为P2.当R增大时( ) A.I1减小,P1增大 B.I1减小,P1减小 C.I2增大,P2减小 D.I2增大,P2增大
【错解分析】1) 变压器空载时,电路的电流为零, ( U2 无能量的转不能用P = 来计算电功率. R (2)接通后次级线圈有电阻要消耗电能,由于 次级线圈内部存在电压降,所以次级线圈的端电压 不再是220V,而应以次级线圈为研究对象应用闭合 电路欧姆定律去求次级线圈的端电压. (3)由于次级线圈的端电压达不到灯泡的额定 电压,灯泡的实际功率要小于每盏灯的额定功率.
图10- 4 2-
解析:加在电压表两端的电压为220V,L1和 L2输电线两端的电压为500 × 220V;通过电流表 的电流为5A,输电线的电流为200 × 5A,则输电 线的输送功率为1.1 × 108W.只有D正确.
变压器及电能的输送教案
变压器及电能的输送教案一、教学目标1. 让学生了解变压器的基本构造和原理,知道变压器的工作特点。
2. 使学生掌握变压器在电力系统中的应用,了解我国电力网的电压等级。
3. 让学生理解电能输送的基本原理,能够计算电能的输送效率。
二、教学重点与难点1. 教学重点:(1)变压器的基本构造和原理。
(2)变压器的工作特点和应用。
(3)电能输送的基本原理和计算方法。
2. 教学难点:(1)变压器的工作原理。
(2)电能输送效率的计算。
三、教学准备1. 教具:变压器模型、电力网示意图、多媒体课件。
2. 学具:笔记本、笔。
四、教学过程1. 导入新课(1)教师通过展示变压器模型,引导学生思考:什么是变压器?变压器有什么作用?2. 教学新课(1)教师讲解变压器的基本构造和原理,通过多媒体课件展示变压器的工作过程。
(2)学生跟随教师一起了解变压器的工作特点和应用,了解我国电力网的电压等级。
(3)教师讲解电能输送的基本原理,引导学生思考如何提高电能输送的效率。
3. 课堂互动(1)教师提问:变压器的工作原理是什么?请举例说明。
(2)学生回答后,教师点评并补充讲解。
(3)教师提问:如何计算电能的输送效率?请举例说明。
(4)学生回答后,教师点评并补充讲解。
4. 巩固知识(1)教师布置练习题,让学生独立完成。
(2)教师选取部分学生的作业进行讲解和点评。
五、课后作业1. 绘制变压器模型图。
六、教学拓展1. 教师介绍变压器在现代科技领域中的应用,如磁悬浮列车、核磁共振等。
2. 学生跟随教师了解变压器在不同领域的应用,激发学生的学习兴趣。
七、课堂小结2. 学生分享自己的学习收获,教师给予点评和鼓励。
八、教学反思1. 教师反思本节课的教学效果,针对学生的掌握情况调整教学策略。
2. 学生反思自己的学习过程,找出不足之处,制定改进措施。
九、课后自主学习1. 学生自主学习变压器的相关知识,如变压器的种类、性能等。
2. 学生通过网络、书籍等资源,了解电能输送技术的最新发展。
变压器及电能的输送教案
变压器及电能的输送教案第一章:变压器的基本概念1.1 变压器的定义1.2 变压器的作用1.3 变压器的种类1.4 变压器的主要参数1.5 变压器的工作原理第二章:变压器的结构与构造2.1 变压器的基本结构2.2 铁芯的作用和构造2.3 线圈的作用和构造2.4 绝缘材料的作用和种类2.5 变压器的接线方式第三章:变压器的运行与维护3.1 变压器的启动与停止3.2 变压器的运行状态监测3.3 变压器的负载分配3.4 变压器的故障处理3.5 变压器的维护与保养第四章:变压器的选择与应用4.1 变压器容量的选择4.2 变压器类型的选择4.3 变压器安装位置的选择4.4 变压器在电力系统中的应用4.5 变压器的节能与环保第五章:电能的输送与损耗5.1 电能输送的基本原理5.2 输电线路的种类与结构5.3 输电线路的损耗与减少方法5.4 变压器的损耗与效率5.5 电能输送的优化与提高第六章:变压器的检测与试验6.1 变压器性能的检测项目6.2 变压器测试设备及方法6.3 变压器的空载试验6.4 变压器的负载试验6.5 变压器的绝缘试验第七章:电力变压器的并联运行7.1 并联运行的条件与方式7.2 并联运行中变压器的负载分配7.3 并联运行中变压器的电压调整7.4 并联运行中变压器的故障处理7.5 并联运行的优点与局限性第八章:变压器在特殊环境中的应用8.1 变压器在高温环境中的应用8.2 变压器在潮湿环境中的应用8.3 变压器在腐蚀环境中的应用8.4 变压器在振动环境中的应用8.5 特殊环境变压器的选型与安装第九章:变压器的保护与控制9.1 变压器保护的基本原理9.2 变压器保护装置的种类与作用9.3 变压器的过载保护9.4 变压器的短路保护9.5 变压器的绝缘保护与监控第十章:电能输送与变压器的未来发展趋势10.1 超高电压输电技术的发展10.2 变压器材料与技术的创新10.3 智能电网中的变压器应用10.4 绿色能源与变压器的节能环保10.5 未来变压器行业的发展趋势重点和难点解析重点环节1:变压器的工作原理补充和说明:变压器的工作原理涉及到电磁感应的基本概念,需要深入讲解法拉第电磁感应定律,并通过示例和实验来帮助学生理解变压器如何实现电压的升降。
11.2 变压器、电能的输送(A)
11.2 变压器、电能的输送概念梳理:一、理想变压器1. 工作原理:互感现象. 2. 基本关系式 (1)功率关系:P 入=P 出.(2)电压关系:只有一个副线圈时,U 1n 1=U 2n 2;有多个副线圈时,U 1n 1=U 2n 2=U 3n 3=….(3)电流关系:只有一个副线圈时,I 1I 2=n 2n 1.由P 入=P 出及P =UI 推出有多个副线圈时,U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…. 3. 几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器.(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器:用来把高电压变成低电压.电流互感器:用来把大电流变成小电流.4. 理想变压器的理解(1)没有能量损失;(2)没有磁通量损失. 【注意】(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. 二、远距离输电1.输电过程(如图所示) 2.输送电流(1)I =PU ;(2)I =U -U ′R.3.输电导线上的能量损失:主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式为Q =I 2Rt . 4.电压损失(1)ΔU =U -U ′;(2)ΔU =IR . 5. 功率损失(1)ΔP =P -P ′;(2)ΔP =I 2R =(PU)2R6. 降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻,由电阻定律R =ρlS 可知,在输电距离一定的情况下,为了减小电阻,应采用电阻率小的材料,也可以增加导线的横截面积.(2)减小输电导线中的输电电流,由P =UI 可知,当输送功率一定时,提高输电电压,可以减小输电电流.考点一 理想变压器原、副线圈基本关系的应用1. 基本关系 (1)P 入=P 出;(2)U 1U 2=n 1n 2,有多个副线圈时,仍然成立. (3)I 1I 2=n 2n 1,电流与匝数成反比,只对一个副线圈的变压器适用.有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系.(4)原、副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 1和匝数比决定. (2)功率:原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定. (3)电流:原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定.【例1】如图所示,理想变压器的原线圈接入u =11 000·2sin 100πt (V)的交变电压,副线圈通过电阻r =6 Ω的导线对“220 V 880 W ”的电器R L 供电,该电器正常工作.由此可知( C )A .原、副线圈的匝数比为50∶1B .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 W【练习】如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,两个标有“12 V ,6 W ”的小灯泡并联在副线圈的两端.当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( D ) A .120 V, 0.10 A B .240 V, 0.025 A C .120 V, 0.05 AD .240 V , 0.05 A【练习】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1 100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的有效值为I 1,负载两端电压的有效值为U 2,且变压器是理想的,则U2和I 1分别约为( B ) A .380 V 和5.3 A B .380 V 和9.1 A C .240 V 和5.3 AD .240 V 和9.1 A考点二理想变压器的动态分析【例1】如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=U m sin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器.和是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;和是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是(C)A.I1和I2表示电流的瞬时值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小【练习】如图所示的电路中,有一自耦变压器,左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上;右侧串联灯泡L和滑动变阻器R,R上并联一只理想电压表V2.下列说法中正确的是(B)A.若F不动,滑片P向下滑动时,V1示数变大,V2示数变小B.若F不动,滑片P向下滑动时,灯泡消耗的功率变小C.若P不动,滑片F向下移动时,V1、V2的示数均变小D.若P不动,滑片F向下移动时,灯泡消耗的功率变大【练习】如图所示,理想变压器原线圈的匝数n1=1 100匝,副线圈的匝数n2=110匝,R0、R1、R2均为定值电阻,且R0=R1=R2,电流表、电压表均为理想电表.原线圈接u=2202 sin(314t) (V)的交流电源.起初开关S处于断开状态.下列说法中正确的是(BCD)A.电压表示数为22 VB.当开关S闭合后,电压表示数变小C.当开关S闭合后,电流表示数变大D.当开关S闭合后,变压器的输出功率增大考点三远距离输电问题1.远距离输电的处理思路对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”,或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析.2.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)(1)功率关系:P 1=P 2,P 3=P 4,P 2=P 损+P 3.(2)电压、电流关系:U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1,U 3U 4=n 3n 4=I 4I 3,U 2=ΔU +U 3,I 2=I 3=I 线.(3)输电电流:I 线=P 2U 2=P 3U 3=U 2-U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率:P 损=I 线ΔU =I 2线R 线=(P 2U 2)2R 线. 当输送功率一定时,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来的1n 2.【例1】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 保持不变, 输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时,线路损耗的电功率为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和P 2P 1分别为( D )A.PR kU ,1nB .(P kU )2R ,1nC.PR kU ,1n2D .(P kU )2R ,1n2【练习】某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户,其输出电功率是 3×106 kW ,现用500 kV 电压输电,则下列说法正确的是( B ) A .输电线上输送的电流大小为2.0×105 A B .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9×108 kWD .输电线上损失的功率为ΔP =U 2/r ,U 为输电电压,r 为输电线的电阻课后练习一.选择题1.[双]关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是( BC ) A .通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B .穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C .穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D .原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈2.如图所示,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220V ,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 ) A .U =110 V ,I =0.2 AB .U =110 V ,I =0.05 AC .U =110 2 V ,I =0.2 AD .U =110 2 V ,I =0.2 2 A3.[双]如图所示,理想变压器初级线圈的匝数为n 1,次级线圈的匝数为n 2,初级线圈的两端a、b接正弦交流电源,电压表V的示数为220 V,负载电阻R=44 Ω,电流表A1的示数为0.20 A.下列判断中正确的是(BC )A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C.电流表A2的示数为1.0 AD.电流表A2的示数为0.4 A4.如图所示,一理想变压器的原线圈匝数n1=1 000匝,副线圈匝数n2=200匝,交流电源的电动势e=311sin 100πt V(不考虑其内阻),电阻R=88 Ω,电压表和电流表对电路的影响可忽略不计,则(D)A.电压表的示数为62.2 VB.电流表的示数为2.5 AC.通过R的电流最大值为0.5 AD.变压器的输入电功率为22 W5.[双]如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,电阻R=22 Ω,各电表均为理想电表,副线圈输出电压的变化规律如图乙所示.下列说法正确的是(BD)甲乙A.输入电压的频率为100 Hz B.电压表的示数为220 VC.电流表的示数为1 A D.电阻R消耗的电功率是22 W6.[双]如图甲所示,一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u随时间t的变化规律如图乙所示,副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则(AC)A.变压器的输入电压最大值是220 2 VB.正弦交变电流的周期是1×10-3 sC.变压器的输入功率是1×103 WD.电压表的示数是100 2 V7.[双]如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1,原线圈两端接入一正弦交流电源;副线圈电路中R 为负载电阻,交流电压表和交流电流表都是理想电表.下列结论正确的是( AD )A .若电压表读数为6 V ,则输入电压的最大值为24 2 VB .若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,则电流表的读数减小到原来的一半C .若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,则输入功率也增加到原来的2倍D .若保持负载电阻阻值不变,输入电压增加到原来的2倍,则输出功率增加到原来的4倍 8.[双]图甲是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变 电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是( BC )A .电压表的示数等于5 VB .电压表的示数等于52V C .实现点火的条件是n 2n 1>1 000D .实现点火的条件是n 2n 1<1 0009.如图所示,接在照明电路中的自耦变压器的副线圈上通过输电线接有三个灯泡L 1、L 2和L 3,输电线的等效电阻为R .当滑动触头P 向上移动一段距离后,下列说法正确的是( D ) A .等效电阻R 上消耗的功率变大B .三个灯泡都变亮C .原线圈两端的输入电压减小D .原线圈中电流表示数减小10.[双]如图所示,某理想变压器的原线圈接一交流电,副线圈接如图所示电路,开关S 原 来闭合,且R 1=R 2.现将S 断开,那么交流电压表的示数U 、交流电流表的示数I 、电阻R 1上的功率P 1及该变压器原线圈的输入功率P 的变化情况正确的是( AD )A .U 增大B .I 增大C .P 1减小D .P 减小11.调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图甲所示.线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上,CD之间输入交变电压,转动滑动触头P就可以调节输出电压.图甲中两电表均为理想交流电表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器.现在CD两端输入图乙所示正弦式交流电,变压器视为理想变压器,那么(D)A.由乙图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u=362sin 100t(V)B.当滑动触头P逆时针转动时,MN之间输出交流电压的频率变大C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数也变大D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电阻R2消耗的电功率变小12.[双]为保证用户电压稳定在220 V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图.保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示.以下正确的是(BD)甲乙A.u2=1902sin (50πt) VB.u2=1902sin (100πt) VC.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13.[双]如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数分别是n1、n2,b是原线圈的中心抽头,图中电表均为理想的交流电表,副线圈接定值电阻R,其余电阻不计.从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压.当单刀双掷开关由a拨向b后,下列说法正确的是(BD)甲乙A.副线圈输出电压的频率变小B.B.电压表的示数变大C.电流表的示数变小D.原线圈的输入功率变大14.[双]在远距离输电中,当输电线的电阻和输送的电功率不变时,那么( AC ) A .输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B .输电的电压越高,输电线路上损失的电压越大 C .输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D .输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比15.[双]在远距离输电时,输送的电功率为P ,输电电压为U ,所用导线电阻率为ρ,横截面积为S ,总长度为l ,输电线损失的电功率为P ′,用户得到的电功率为P 用,则下列关系式中正确的是( BD ) A .P ′=U 2SρlB .P ′=P 2ρlU 2SC .P 用=P -U 2SρlD .P 用=P (1-PρlU 2S)16.[双]某小型水电站的电能输送示意图如图11甲所示,发电机的输出电压变化规律如图乙.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( AD )A .乙图中电压的瞬时值表达式为u =2202sin 100πt VB .乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V ,所以n 1n 2=n 4n 3C .通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率。
变压器 电能输送
§X5.2 变压器 电能输送班级 姓名 学号[学习目标]1、理解变压器的工作原理;2、掌握理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系及功率关系;3、知道输电线上的功率损失及减少功率损失的方法;4、能解决高压送电的实际问题[自主学习]一、变压器1、变压器的原理是变压器的工作基础。
由于互感现象,使得穿过原副线圈的 相同。
根据E= 得 ,原、副线圈产生感应电动势E 与匝数n 成 。
2、理想变压器的变压、变流规律和功率关系: ⑴、变压规律:⑵、变流规律: ⑶、功率关系:3、变压器有二个副线圈的情况⑴、电压与匝数间关系: ①、 ②、 ③、⑵、电流与匝数间关系: ⑶、功率关系:4、简述理想变压器各种物理量的决定关系。
二、电能的输送1、电功率损失和电压损失⑴功率损失:远距离输送电能,由于输电线上的电流热效应,电能转化为热能。
出现功率损失。
△P= 。
⑵、电压损失:远距离输送电能,线路中电阻R 上消耗部分电压。
△U= 。
2、减少功率损失和电压损失的方法:⑴、 ⑵、3、高压输电网络及各物理量间关系: ⑴、远距离输电线路图:⑵、常用分析公式: ①、输电电流:I 2=②、输电导线损失的电功率:P 损=③、输电导线损失的电压:U 损= I 1 U 1 n 1 I 1 ~ n 1 L 1 2 U 1 ~ 升压变压器 降压变压器n 1 I 1I 1 U 1 ~ n [典型例题] 例1、如图所示为一理想变压器,原线圈的输入电压U 1=3300v ,副线圈的输出电压U 2=220v ,绕过铁心的单匝导线的电压表的示数为U 0=2v,则: ⑴、原、副线圈的匝数各是多少?⑵、当S 断开时,A 2的示数I 2=5A ,那么A 1⑶、当S 闭合时,A 2的示数将如何变化?A 1例2、一座小型水电站,水以3m/s 的速度流入水轮机,而以1m/s 的速度流出。
流出水位比流入水位低1.6m ,水的流量Q=1m 3/s 如果水流能量的75%供给发电机,20%用于水温升高。
高考物理总复习第十章 第2讲 变压器、电能的输送
2013-11-27
有志者事竟成
19
高考复习· 物理
考点二
电能的输送
3.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保持不变,输电线路的总电阻为R.当副线圈 与原线圈的匝数比为k时,线路损耗的电功率为P1,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P2,则 P2 P1和 分别为( P1 )
P kU
2
R.若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,副线圈输出
P 电压为nkU,输出电流I′= nkU ,线路损耗的电功率为P2= I′
2
P 1 2 P2 R=nkU R. = 2,D项正确,A、B、C项错误. P1 n
高考复习· 物理
第十章 交变电流 传感器
2013-11-27
有志者事竟成
1
高考复习· 物理
第二讲
变压器
电能的输送
回扣教材
题型归类
误区反思
双基限时练
2013-11-27
有志者事竟成
2
高考复习· 物理
回扣教材•自主学习
2013-11-27
有志者事竟成
3
高考复习· 物理
知 识 梳 理
一、变压器原理 1.构造和原理.(如图10-2-1所示)
2013-11-27
有志者事竟成
16
高考复习· 物理
图10-2-4
2013-11-27
有志者事竟成
17
高考复习· 物理
A.电压表的示数等于5 V 5 B.电压表的示数等于 V 2 n2 C.实现点火的条件是 >1 000 n1 n2 D.实现点火的条件是 <1 000 n1
2021高考物理一轮复习基础知识梳理课件:10.2变压器 电能的输送(人教版选修 3-2)
第2单元 变压器 电能的输送
基础知识梳理
变压器及其原理 1.主要构造:是由原线圈、副线圈和闭合铁芯 组成 的.变压器构造如图所示.
(1)原线圈:与交流电源连接的线圈; (2)副线圈:与负载连接的线圈.
2.工作原理:电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场场, 由于电流的大小、方方向向在不断变化,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电动动势势,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.
答案:AD
三、高压输电问题的分析 1.对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→ 远距离输电线→降压变压器→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.
2.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)
(1)功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3. (2)电压、电流关系:UU12=nn12=II12,UU34=nn34=II43
A.相当于增加用电器的个数 B.V1的示数随V2示数的增大而增大 C.A1的示数随A2示数的减小而减小 D.变压器的输入功率减小
[错因分析] 易错选A项和B项
对易错选项及错误原因具体分析如下:
易错选项
错误原因
不明确线路中负载增大或减小与电阻
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 率和输输出出功率 相等.
4.基本关系式 (1)功率关系:PP 入入==PP ; 出出 (2)电压关系:只有一个副线圈时,Un11=Un22. (3)电流关系:只有一个副线圈时,II12=nn21.
如图:
(1)U1 不变,nn12发生变化,故 U2 变化. (2)R 不变,U2 改变,故 I2 发生变化. (3)根据 P2=UR22,P2 发生变化,再根据 P1=P2,故 P1 变化,P1=U1I1,U1 不变,故 I1 发生变化. 3.分析动态问题的思路程序可表示为:
变压器及电能的输送教案
一、教学目标:1. 让学生了解变压器的作用和原理,知道变压器在电力系统中的重要性。
2. 使学生掌握电能的输送过程,了解电能输送中的损耗和提高输送效率的方法。
3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
二、教学内容:1. 变压器的作用和原理2. 变压器的构造和分类3. 电能的输送过程4. 电能输送中的损耗5. 提高电能输送效率的方法三、教学重点与难点:1. 教学重点:变压器的作用和原理,电能的输送过程,提高电能输送效率的方法。
2. 教学难点:变压器的构造和分类,电能输送中的损耗。
四、教学方法:1. 采用讲授法,讲解变压器的作用、原理、构造和分类,以及电能的输送过程、损耗和提高输送效率的方法。
2. 利用多媒体演示变压器的原理和构造,以及电能输送的过程。
3. 开展小组讨论,分析电能输送中的损耗和提高输送效率的途径。
五、教学过程:1. 引入新课:通过讲解变压器在电力系统中的重要性,引出本节课的主题——2. 讲解变压器的作用和原理:讲解变压器的作用,介绍变压器的原理,解释变压器如何实现电压的升降。
3. 讲解变压器的构造和分类:讲解变压器的构造,包括铁芯、线圈等部分,介绍变压器的分类,如交流变压器、直流变压器等。
4. 讲解电能的输送过程:讲解电能是如何从发电厂输送到用户的,包括输电线路、变电站等环节。
5. 讲解电能输送中的损耗:介绍电能在输送过程中的损耗,如电阻损耗、感抗损耗等,分析损耗的原因。
6. 讲解提高电能输送效率的方法:介绍提高电能输送效率的方法,如增大输电线路的截面积、采用高效变压器等。
7. 小组讨论:让学生分组讨论电能输送中的损耗和提高输送效率的途径,分享讨论成果。
8. 总结与布置作业:总结本节课的主要内容,布置相关作业,巩固所学知识。
六、教学评估:1. 课堂问答:通过提问的方式,检查学生对变压器作用和原理的理解程度。
2. 小组讨论:评估学生在小组讨论中的表现,了解他们对电能输送过程和损耗的认识。
0603变压器 电能输送
第2单元变压器、电能的传输(0603)一、理想变压器1.构造:如图所示。
理想变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。
2.原理线圈的互感现象。
3.基本关系 (1)电压关系:U 1U 2=n 1n 2(2)功率关系:P 入=P 出(3)电流关系:①只有一个副线圈时:I 1I 2=n 2n 1②有多个副线圈时:U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…+U n I n 4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——也叫 变压器。
(2)互感器:①电压互感器,用来把高电压变成 。
②电流互感器,用来把大电流变成 。
二、电能的输送1.输电过程(如图所示)2.电压损失 (1)ΔU =U -U ′ (2)ΔU =IR 3.功率损失 (1)ΔP =P -P ′ (2)ΔP =I 2R =(PU)2R4.输送电流(1)I =PU (2)I =U -U ′R三、变压器的工作原理及基本关系1.基本关系(1)无漏磁,故原、副线圈中的Φ、ΔΦΔt 相同。
(2)线圈无电阻,因此无电压降,U =E =n ΔΦΔt。
(3)根据U n =ΔΦΔt 得,套在同一铁芯上的线圈,无论是原线圈,还是副线圈,该比例都成立,则有U 1n 1=U 2n 2=U 3n 3=… (4)无电能损失,因此P 入=P 出,无论副线圈一个还是多个,总有U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…将电压关系代入可得n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…2.基本关系式中物理量之间的决定关系(1)电压决定关系:输入电压U 1决定输出电压U 2,这是因为输出电压U 2=n 2n 1U 1,当U 1不变时,不论负载电阻R 变化与否,U 2不会改变。
(2)电流决定关系:输出电流I 2决定输入电流I 1。
(3)功率决定关系:输出功率P 2决定输入功率P 1,也可简记为“用决定供”。
四、变压器的动态分析1.匝数比不变的情况(如图所示)(1)U 1不变,根据U 1U 2=n 1n 2,输入电压U 1决定输出电压U 2,不论负载电阻R 如何变化,U 2也不变。
第二单元变压器
第二单元变压器、电能的输送编:陈汉富审:周茂法使用时间:2011.1.4 一、变压器原理1.构造和原理(1)主要构造:由、和组成.(2)工作原理:电磁感应的现象.2.理想变压器的基本关系式(1)电压关系:若n1>n2,为变压器;若n1<n2,为变压器.(2)电流关系:只适用于只有一个副线圈的情况.3.互感器(1)电压互感器:用来把电压变成电压.(2)电流互感器:用来把电流变成电流.二、电能的输送1.根据P损=I2R线,减少输电电能损失有两种方法.(1)减小输电线的电阻:由R=可知,要减小输电线的电阻R线,在输电距离不变情况下,可采用减小材料的、增大导线的等方法,但是不实际,不容易实现.(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.2.远距离输电的功率损失输送功率一定时,线路电流I=,输电线上损失功率P损=I2R线=,可知P损∝考点一:理想变压器及其原、副线圈基本量关系例一:如图10-2-2所示的电路中,变压器初级线圈匝数n1=1000匝,次级线圈有两个,匝数分别为n2=500匝,n3=200匝,分别接一个R=55 Ω的电阻,在初级线圈上接入U1=220 V的交变电流.求:(1)两次级线圈输出电功率之比;(2)初级线圈中的电流.考点二:理想变压器的动态分析1.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10-2-3所示,各量相互关系如下:(1)输入电压U1决定输出电压U2.这是因为输出电压U2=,当U1不变时,不论负载电阻R变化与否,U2不会改变.(2)输出电流I2决定输入电流I1.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R增大时,I2减小,则I1相应减小;当负载电阻R减小时,I2增大,则I1相应增大.(3)输出功率P2决定输入功率P1.理想变压器的输入功率与输出功率相等,即P1=P2,在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R增大时,I2减小,则变压器的输出功率P2=I2U2减小,输入功率P1也将相应减小;当负载电阻R减小时,I2增大,变压器的输出功率P2=I2U2增大,则输入功率P1也将增大.例二:如图所示,理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源,通过单刀双掷开关S可改变变压器原线圈匝数(图中电压表及电流表皆为理想电表),则下列说法中正确的是()A.当滑片c向b端移动时,变压器输入功率变大B.当滑片c向a端移动时,电流表A1的示数将减小,电压表V的示数不变C.当滑片c向b端移动时,电流表A2的示数将变大,电压表V的示数也变大D.滑片c不动,将开关S由1掷向2时,三个电表A1、A2、V的示数都变大1.如图10-2-5所示,T为理想变压器,副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略,其余输电线电阻可不计,则当电键S闭合时( )。
2015届一轮课件变压器 电能的输送
课 时 作 业
菜
单
高三一轮总复习· 物理
固 考 基. 教 材 梳 理
理想变压器 1.构造(如图 10-2-1 所示)
析 考 点. 重 难 突 破
明 考 向 . 两 级 集 训
提 考 能 . 素 养 速 升
课 时 作 业
图 10-2-1 变压器由原线圈、 副线圈和闭合铁芯组成.
菜 单
高三一轮总复习· 物理
析 考 点. 重 难 突 破
图 10-2-5 A.R1 消耗的功率为 100 W B.R1、R2 中的电流之比为 1∶5 C.原线圈两端电压的最大值为 100 V D.交流电源的输出功率等于 100 W
菜 单
提 考 能 . 素 养 速 升
课 时 作 业
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固 考 基. 教 材 梳 理
析 考 点. 重 难 突 破
明 考 向 . 两 级 集 训
提 考 能 . 素 养 速 升
课 时 作 业
菜
单
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固 考 基. 教 材 梳 理
【解析】
U1 n1 根据理想变压器电压比关系 = ,代入数 U2 n2
析 考 点. 重 难 突 破
据解得副线圈两端的电压有效值 U2=380 V,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 2×103 得 I1= ≈9.1 A,选项 B 正确,选项 A、C、D 错误. 220 A
析 考 点. 重 难 突 破
提 考 能 . 素 养 速 升
课 时 作 业
图 10-2-3
菜
单
高三一轮总复习· 物理
固 考 基. 教 材 梳 理
原线圈为 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 U2 和 I1 分别约为( A.380 V 和 5.3 A C.240 V 和 5.3 A B.380 V 和 9.1 A D.240 V 和 9.1 A )
变压器电能的输送
4.某理想变压器的原线圈接一交流电,副线圈接如图6
所示电路,电键S原来闭合,且R1=R2.现将S断开,那么
交流电压表的示数U、交流电流表的示数I、电阻R1
上的功率P1及该变压器原线圈的输入功率P的变化情
基
电压 关系
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
本
关 系
电流 关系
只有一个副线圈,电流和匝数成反比; 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 关系
原、副线圈中电流的频率相等
电压 副线圈的电压U2由原线圈的电
制
压U1和匝数比决定
约
功率 原线圈的输入功率P1由副线
变式练习1 如图4所示,一理想变压器原线圈接入一交
流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开
关S是闭合的.V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和
U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3.现
断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是 (
)
图4
A.U2变小、I3变小
(1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级 线圈. (2)副线圈:与负载连接的线圈,也叫 次级线圈. 2.变压器的原理: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:没有 能量损失的变压器,即输入 功率 等于输出功率.
越大,负载越小,输入功率越小;R越小,负载越大,输入
功率越大.
特别提示 1.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. 2.对理想变压器应注意能量守恒定律的应用. 3.经常应用的变压公式是根据“口”字型变压器推 出的,应用时要注意给出的变压器是否为“口”字型 变压器,若不是,应根据变压器原理推导各物理量的关系.
第二课时 变压器 电能的输送
第7页 共 46 页 第7页
二、
电能的输送
知识讲解
第8页 共 46 页 第8页
(1)减少电能损耗的方法 减少电能损耗的方法 据P损=I2R可知 减小输电线路上功率损失的方法主要有两种: 可知,减小输电线路上功率损失的方法主要有两种 可知 减小输电线路上功率损失的方法主要有两种
L ①减小输电线的电阻R,据R=ρ· 减小输电线的电阻 据 · S a.减小输电线长度 由于输电距离一定 所以在实际中不可能 减小输电线长度L:由于输电距离一定 减小输电线长度 由于输电距离一定,所以在实际中不可能
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②减小输电电流I,据 I = 减小输电电流 据
P U
a.减小输送功率 在实际中不能以用户少用或不用电来达到 减小输送功率P:在实际中不能以用户少用或不用电来达到 减小输送功率 减少损耗的目的. 减少损耗的目的 b.提高输电电压 在输送功率 一定 输线电阻 一定的条件 提高输电电压U:在输送功率 一定,输线电阻 提高输电电压 在输送功率P一定 输线电阻R一定的条件 输电电压提高到原来的n倍 据 下,输电电压提高到原来的 倍,据P损=( P )2·R知,输电线上 输电电压提高到原来的 知 输电线上 U 1 的功率损耗将降为原来的 .
第二课时 变压器 电能的输送
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第一关:基础关 第一关 基础关 展望高考 基础知识
第2页 共 46 页 第2页
一、
变压器的构造和原理
知识讲解 如图所示,变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成 如图所示 变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成, 变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成 其中一个线圈与电源相接,另一个线圈与负载 工作电路 其中一个线圈与电源相接 另一个线圈与负载(工作电路 相 另一个线圈与负载 工作电路)相 前者称为原线圈或初级线圈,后者称为副线圈或次级线 接,前者称为原线圈或初级线圈 后者称为副线圈或次级线 前者称为原线圈或初级线圈 圈.
2015届高三物理大一轮复习:10-2 变压器 电能的输送
【典例 1】 (2013· 广东卷,16)如图 10-2-6,理想变压器原、 副线圈匝数比 n1∶n2=2∶1, 和 均为理想电表,灯泡 电阻 RL=6 Ω,AB 端电压 u1=12 2sin 100πt (V),下列说 法正确的是 ( ).
图10-2-6
A.电流频率为100 Hz C.的读数为0.5 A
种:匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况.
反思总结
常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种:
匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况.
1.匝数比不变的情况 U1 n1 (1)U1 不变,根据 = ,输入电压 U1 决定输出电压 U2, U2 n2 不论负载电阻 R 如何变化,U2 也不变. (2)当负载电阻发生变化时,I2 变化,输出电流 I2 决定输入 电流 I1,故 I1 发生变化. (3)I2 变化引起 P2 变化,由 P1=P2 知 P1 发生变化.
n1∶n2,可得R两端的电压为3 V,C正确;原、副线圈的频
率相同,D错误. 答案 BC
3.(单选)一输入电压为220 V,输出电压为36 V的变压器副
线圈烧坏.为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下 烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了 5匝线圈,如 图10-2-4所示,然后将原线圈接到220 V交流电源上, 测得新绕线圈的端电压为 1 V.按理想变压器分析,该变
(3) 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.
(4)在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电
基础自测
1 . ( 多选 ) 关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是
( A.通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 ).
2013年高考一轮:第十一章 第2单元 变压器 电能的输送
2.负载电阻不变的情况:如图所示如图 11-2-7 所示 n1 (1)U1 不变,n 发生变化,故 U2 变化。 2 (2)R 不变,U2 改变,故 I2 发生变化。 U2 2 (3)根据 P2= R ,P2 发生变化,再根据
图11-2-7
P1=P2,故 P1 变化,P1=U1I1,U1 不变,故 I1 发生变化。
[思维启动] 一台理想变压器,其原线圈2 200匝, 副线圈44
(1)当原线圈接在44 V直流电源上时,
图11-2-1
电压表示数为________V,电流表示数为________A。
(2)当原线圈接在220 V交流电源上时,电压表示数为 ________V,电流表示数为________A。此时输入功率
3.分析动态问题的程序
[典题例析]
[例2] 如图11-2-8所示,理想变压器输入端PQ接稳定
的交流电源,通过单刀双掷开关S可改变变压器原线圈匝 数(图中电压表及电流表皆为理想电表),则下列说法中正 确的是 ( )
图11-2-8
A.当滑片c向b端移动时,变压器输入功率变大 B.当滑片c向a端移动时,电流表A1的示数将减小,电压 表V的示数不变 C.当滑片c向b端移动时,电流表A2的示数将变大,电压
P输 3×106kW 解析: 输电线上输送的电流为 I 输= = =6 000 500 kV U输 A,A 选项错误。输电线上由电阻造成的损失电压 U 损=I
[答案] (1)2 500 V
(2)6 000 W
1
(3)10∶1
[拓展训练] 3.某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户,其输出电功率是3×106 kW。现用500 kV电压 输电,则下列说法正确的是 ( )
高三复习课 变压器 电能的输送
U1 n1 I1 n2 2.理想变压器的几个关系: = ; = (副线圈只有一个) U2 n2 I2 n1 P 入=P 出.若副线圈有多个,可由能量关系推导电流关系
A.保持U1及P的位置不变,S由a合到b时,I1将增大 B.保持U1及P的位置不变,S由b合到a时,R消耗的功率 减小 C.保持U1不变,S合在a处,使P上滑,I1将增大 D.保持P的位置不变,S合在a处,若U1增大,I1将增大
类型二:理想变压器的动态分析
如图所示:理想变压器的原线圈接稳定的交流电压,
开设院校
变压后接用电器,线路电阻不计。S原来闭合,且
R1=R2,现将S断开,那么交流电压表的示数U、交流电
流表的示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是( D ) A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 减小 C. U 减小、I 减小、P1 减小 D. U 不变、I 减小、P1 不变 A S R1 R2 V ~
高校专业介绍:电气工程及其自动化 主干课程 公共基础课、电路、电磁场、电机学、电力电
子技术、单片机原理、电气测试技术、电力工程基础、电介质 物理、电气绝缘测试技术、高电压试验技术、电气绝缘结构设 计原理与CAD、光电通信原理、电力系统过电压及保护、电缆 材料与电缆工艺原理等专业基础课和专业方向课程。
我们一起走过思维的误区,拒绝走弯路……
1.当输入为直流时,仍用变压比公式计算输出电压;
2.当输入为交流电压时,电压表的示数误认为是瞬时值;
3.当负载R变化时,以为U2、U1也随之改变;
4.电能的输送中,认为输送电流I=U送/R线
2010年9月28日,呼伦贝尔-辽宁 ±500千伏直流工程竣工投运
年物理一轮复习第11章交变电流传感器第2讲变压器电能的输送学案
第2讲变压器电能的输送知识点理想变压器Ⅱ1.构造:如图所示。
变压器主要由错误!闭合铁芯和错误!绕在铁芯上的两个线圈组成.(1)原线圈:指与交流电源连接的线圈,03初级线圈。
(2)副线圈:指与负载连接的线圈,也叫错误!次级线圈。
205互感现象。
3.理想变压器的基本关系式(1)功率关系:P入=P出。
(2)电压关系:错误!=错误!,若n1>n2,为错误!降压变压器;若n1〈n2,为错误!升压变压器。
(3)电流关系:只有一个副线圈时,I1I2=错误!错误!;有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+…+U n I n. 4.几种常用的变压器(1)自耦变压器(也叫调压变压器)。
(2)互感器①电压互感器:可以把错误!高电压降为错误!低电压;②电流互感器:可以把错误!强电流降为错误!弱电流.知识点远距离输电Ⅰ1.减少输电电能损失的两种方法减少输电电能损失的理论依据:P损=I2R。
(1)减小输电线的电阻:根据电阻定律R=ρlS,要减小输电线的电阻R,在保证输电距离情况下,可采用减小材料的错误!电阻率、增大导线的错误!横截面积等方法。
(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,必须提高错误!输电电压。
2.远距离高压输电的分析(1)输电过程(如图所示)(2)输送电流①I=PU=错误!.②I=错误!。
(3)电压损失①ΔU=U-U′。
②ΔU=错误!IR。
(4)功率损失①ΔP=P-P′.②ΔP=错误!I2R=错误!错误!2R=错误!。
一堵点疏通1.变压器不但可以改变交流电压,也可以改变稳恒直流电压。
()2.理想变压器的基本关系式中,电压和电流均为有效值。
()3.高压输电的目的是增大输电的电流。
()4.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输送过程中损失的功率越小。
()5.变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。
() 6.变压器副线圈中的电压由原线圈中的电压决定。
()答案 1.×2。
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变压器 电能的输送知识点一、 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(1)电压关系:U1U2=n1n2.(2)功率关系:P 入=P 出.(3)电流关系:①只有一个副线圈时:I1I2=n2n1.②有多个副线圈时,U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…+U n I 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)ΔU =U -U ′ (2)ΔU =IR 3.功率损失(1)ΔP =P -P ′ (2)ΔP =I 2R =(PU )2R4.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=ρLS 知,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)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】 A 2.(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1100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2.0kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1,负载两端电压的有效值为U 2,且变压器是理想的,则U 2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U1U2=n1n2,代入数据解得副线圈两端的电压有效值U 2=380 V ,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=U 1I 1,解得I 1=2×103220 A≈9.1 A ,选项B 正确,选项A 、C 、D 错误.【答案】 B3.图10-2-4是远距离输电的示意图,下列说法正确的是( ) 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】 A4.如图10-2-5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 Ω,R2消耗的功率为P2=100 W,则( ) A.R1消耗的功率为100 WB.R1、R2中的电流之比为1∶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R1、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.(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值.2.理想变压器的三个制约关系(1)输入电压U1决定输出电压U2.(2)输出电流I2决定输入电流I1.(3)输出功率P2决定输入功率P1.例题1. 如图10-2-6所示,一理想变压器原线圈的匝数n1=1100匝,副线圈的匝数n2=220匝,交流电源的电压u=2202sin (100πt) 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=2202sin (100πt) 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.【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=U0s in ωt的交流电源,副线圈接一个R=27.5 Ω的负载电阻.若U0=2202V, ω=100πrad/s,则下述结论正确的是( )A .副线圈中电压表的读数为55 VB .副线圈中输出交流电的周期为1100 π sC .原线圈中电流表的读数为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U 2=n2U02n1=55 V ,A 对.副线圈中交流电的周期等于原线圈中交流电源电压的周期T =2πω=150 s ,B 错.原线圈中的电流I 1=I2n2n1=U2n2Rn1=0.5 A ,C对.原线圈中的输入功率P =U0I12=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,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,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 1从2拨向1B .只将S 2从4拨向3C .只将S 3从闭合改为断开D .只将滑动变阻器R 3的滑动触头下移【解析】 只将开关S 1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S 2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B 正确;只将S 3从闭合改为断开时,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C 正确;只将滑动变阻器R 3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L1两端的电压减小,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.【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10-2-10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 =1Ω,升压变压器匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻为R =4 Ω,全校22个教室,每个教室用“220 V 40 W ”的灯6盏,要求所有灯都正常发光,如图10-2-11所示,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】 (1)所有灯都正常工作的总功率为:22×6×40 W =5 280W. 用电器总电流为I 2′=P2′U2′=5 280220 A =24 A.输电线上的电流I 1′=I R =I 2=I2′4=6 A.降压变压器上U 2=4U 2′=880 V . 输电线上的电压损失为U R =I R R =24 V .因此升压变压器的输出电压为U 1′=U R +U 2=904 V.输入电压为U 1=U1′4=226 V .输入电流为I 1=4I 1′=24 A.所以发电机的输出功率为P 出=U 1I 1=5 424 W. (2)发电机的电动势E =U 1+I 1r =250 V . (3)输电线上损耗的电功率P R =I 2R R =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220V ,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( )图10-2-12A.n1n2=n4n3B .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n 2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,n1n2<n4n3,选项A 错误;通过升压变压器原、副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n 2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n 1∶n 2=5∶1,电阻R =20Ω,L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡,S 1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S 1接1、S 2闭合,此时L 2正常发光.下列说法正确的是( )A .输入电压u 的表达式u =202sin(50πt ) VB .只断开S 2后,L 1、L 2均正常发光C .只断开S 2后,原线圈的输入功率增大D .若S 1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 =202sin(100πt ) V ,A 错;只断开S 2,L 1、L 2两端的电压小于额定电压,都不能正常发光,B 错;只断开S 2,负载电阻变大,功率变小,C 错;S 1换接到2后,据P =U2出R 和U 入U 出=n1n2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 =U m sinωt ,副线圈电路中R 0为定值电阻,R 是滑动变阻器.○V 1 和○V 2 是理想交流电压表,示数分别用U 1和U 2表示;○A 1和○A 2是理想交流电流表,示数分别用I 1和I 2表示.下列说法正确的是( )A .I 1和I 2表示电流的瞬时值B .U 1和U 2表示电压的最大值C .滑片P 向下滑动过程中,U 2不变、I 1变大D .滑片P 向下滑动过程中,U 2变小、I 1变小【解析】 交流电表的示数为有效值,故A 、B 两项均错误;P 向下滑动过程中,R 变小,由于交流电源、原副线圈匝数不变,U 1、U 2均不变,所以I 2=U2R0+R变大,由I1I2=n2n1,得I 1=n2n1I 2变大,故C 项正确,D 项错误.【答案】 C。