变压器——远距离输电 ppt课件
《远距离输电》课件
交流输电是将电流以交变方向传输的方式, 具有灵活性和低成本等优势。
远距离输电的优势
1 降低能源损失
2 提高电网稳定性
远距离输电可以减少能源在输电过程中的 损失,提高能源利用效率。
通过远距离输电,可以连接不同区域的电 力系统,提高电网稳定性和可靠性。
远距离输电的挑战
1 技术挑战
2 建设成本
远距离输电需要解决电流损耗、电压损耗、 电磁干扰等技术难题。
结论
远距离输电是实现能源高效利用和电力网可持续发展的关键领域,需要克服 技术挑战,加大投入,推动其发展。
远距离输电需要建设大批输电线路和变电 站,投资成本较高。
远距离输电的现状输电项目,包括长江三峡-广东、西北送东北等。
2 国外发展
国外如美国、俄罗斯等国也在积极发展远距离输电技术,并取得了一定成果。
远距离输电的前景
随着能源需求的增长和电力网国际互联的趋势,远距离输电将发挥越来越重 要的作用,具有广阔的发展前景。
《远距离输电》PPT课件
在这个PPT课件中,我们将深入探讨远距离输电的定义、输电方式以及远距 离输电的优势、挑战、现状与前景,让您对这一领域有更深入的了解。
远距离输电的定义
远距离输电是指将电能从发电厂送达远处的消费地点的过程。它通常需要跨越数百公里的距离。
输电方式
1 直流输电
2 交流输电
直流输电是将电流以单一方向传输的方式, 能够减少输电损失。
变电站电气设备图文详细讲解变压器ppt课件
变压器的正常巡视项目
变压器的油温和温度计应正常,储油柜的油 位应与温度相对应;
变压器各部位无渗油、漏油; 套管油位应正常,套管外部无破损裂纹、无
严重油污、无放电痕迹及其它异常现象; 变压器声响均匀、正常; 各冷却器手感温度应相近,风扇、油泵、水
泵运转正常,油流继电器工作正常;
32
变压器的正常巡视项目
各类指示、灯光、信号应正常; 变压器室的门、窗、照明应完好,房屋不漏
水,温度正常; 检查变压器各部件的接地应完好; 现场规程中根据变压器的结构特点补充检查
的其他项目。
34
知识回顾 Knowledge
Review
铁芯只能一点接地,如果多点接地,可能会在铁芯 内部形成环流,引起铁芯发热。
大型变压器铁芯引出一个套管与外壳接地点相连。
8
绕组——输入和输出电能的电气回路
绕组 引线
导线夹 引线
9
绕组排列方式
高压 中压 低压
铁芯接地
降压变压器
10
油箱——盛放器身和变压器油
箱式油箱
钟罩式油箱
11
变压器油——绝缘、散热
吸湿器完好,吸附剂干燥,油封油位正常; 引线接头、电缆、母线应无发热迹象; 压力释放器、安全气道及防爆膜应完好无损; 有载分接开关的分接位置及电源指示应正常; 有载分接开关的在线滤油装置工作位置及电源
指示应正常; 气体继电器内应无气体;
33
变压器的正常巡视项目
各控制箱和二次端子箱、机构箱应关严,无 受潮,温控装置工作正常;
冷却方式
最高顶层油温(℃) 运行中不宜超过(℃)
自然循环自冷、风冷
95
85
强迫油循环风冷
85
第十三章第二节 变压器 远距离输电
第十三章
交变电流 电磁场 电磁波
n1 U1 解析:选 A.由变压原理 = 可得 U1 n2 U2 =110 V,即电压表示数为 110 V.由 P
入
=P 出,灯泡正常发光可得 P 入=U1I1=
22 P 出=22 W,I1= A=0.2 A,故 A 正 110 确.
第十三章
交变电流 电磁场 电磁波
第十三章
交变电流 电磁场 电磁波
因为输电线上损耗的功率占总功率的比 P1 n1 2 · R线 P n2R 2 U1 n2 ΔP I2R线 1 1 线 例为 = = = 2 2 P1 P1 P1 U1n2 ∝P1,所以随发电厂输出功率变大,该 值变大,D 正确.
第十三章
交变电流 电磁场 电磁波
属材料制造输电线.此外,还要尽可
横截面积 能增加导线的__________.
(2)另一个途径是减小输电导线中的
电流 _____,由P=IU可知,当输送功率一
电压 定时,提高_____可以减小输电电流
第十三章
交变电流 电磁场 电磁波
3.远距离高压输电(如图13-2-2 所示) 由于发电机本身的输出电压不可能很 高,所以采用高压输电时,在发电站 升压变压器 内需用_____________升压到几百千 伏 后再向远距离送电,到达用电区再用 降压变压器 ____________降到所需的电压.
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( )
第十三章
交变电流 电磁场 电磁波
A.U=110 V,I=0.2 A B.U=110 V,I=0.05 A C.U=110 D.U=110 2 V,I=0.2 A 2 V,I=0.2 2 A
电能的远距离传输PPT教学课件
高压直流输电
1.基本知识 (1)主要构造
整流站 、直流线路和 逆变站 三部分.
(2)原理图:(如图 4-3-2 所示) 图 4-3-2
(3)高压直流输电的优点 高压直流输电的过程是在高压交流输电的基础上完善而 成的,它的主要优点有: ①节省材料,架设方便. ②不存在 容抗 和 感抗 引起的损耗. ③易于建设输电网,不需要考虑各发电机的同步问题.
2.思考判断 (1)高压直流输电系统有两次换流过程.(√) (2)跨越海峡输电常用直流输电.(√) (3)直流输电中的换流设备由于制造、价格等问题,影响 了直流输电的推广.(√)
3.探究交流 输电电压与输电线上损失的电压一样吗?
【提示】 二者不同,输电电压由 P=UI 决定,即 U= PI ,而输电导线上损失的电压 ΔU=IR 线,ΔU 一般不超过输电 电压的 10%或 15%.
高压交流输电
1.基本知识 (1)基本环节
(2)电路原理图:(如图 4-3-1 所示) 图 4-3-1
2.思考判断 (1)为减小远距离输电的损失可采取增大输送电流.(×) (2)在远距离输电线上的功率损失与输电线上电压损失 的平方成正比.(√) (3)由 P=UI 知,在输送功率一定的情况下,提高输电电 压,同时输电电流一定减小.(√)
2.计算输电线上的电压损失的方法 如图 4-3-4 所示,U 为发电厂的输出电压,P 为发电 厂的输出功率,U′为用电设备两端的电压,P′为用电设备 的输入功率,则输电线上损失的电压为 ΔU=U-U′,且 ΔU =IR.
2022秋新教材高中物理第三章交变电流第四节远距离输电课件粤教版选择性必修第二册
【重难释解】
2.基本关系式 (1)功率关系
P1=P2,P3=P4,P2=ΔP+P3。
(2)电压、电流关系 UU12=nn12=II12,UU34=nn34=II43 U2=ΔU+U3,I2=I3=I 线。
(3)输电电流:I 线=UP22=UP33=ΔRU线 。 (4)输电线上损耗的电功率:ΔP=I 线 ΔU=I 线 2R 线=UP222R 线。 3.远距离输电问题的分析方法
②减小输电电流 I:根据 I=UP,在输送功率 P 一定,输电线电阻 R 一定的 条件下,输电电压提高到原来的 n 倍,根据 P 损=UP2R 知,输电线上的功 率损耗将降为原来的n12。
典例1 某变电站用220 V的电压输电,导线上损失的功率为输送功率的20%。 若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%,则输电电压应为多少?
核心素养点击
第四节 远距离输电
(1)了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径。 物理观念
(2)了解高压交流输电、高压直流输电的概念。 (1)会用相关知识解释实际的输电问题。 科学思维 (2)通过建立远距离输电模型的过程,体会建立模型的思维方法。
科学探究 利用模型解决远距离输电问题。
科学态度 理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素,知道电网 与责任 供电是远距离输电的重要发展。
粤教版高中物理选择性必修第二册第3章第4节远距离输电课件
√A.高电压输电
C.增大输电电流
B.低电压输电 D.增大输电线电阻
A [为了减小输电线的损耗,当输送功率一定时,根据P=UI知增
大输送电压U可以减小流过线路的电流I,则根据线路损耗P损=I2r 可知线路损耗也会减小,A正确,B、C、D错误。]
1234
√
1234
√
√
√
1234
4.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:
如图所示的输电线路,为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光 较暗?怎样才能减小导线上损失的电压和损失的功率呢?
提示:用电高峰期高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流 较大,有较大的电压损失,因此加在白炽灯上的电压变低,达不到 额定功率,因此白炽灯灯光较暗;为减小导线上损失的电压和功率 可减小输电线电阻,提高输电电压。
第三章 交变电流
第四节 远距离输电
1.了解输电线上的功率损耗与何种因素有关及降低功率损 耗的措施。 学习 2.知道高压输电的原因;会利用变压器的规律和能量守恒 任务 的观点对简单的远距离输电进行定性分析和计算。 3.了解高压交流和高压直流输电的优缺点。 4.知道我国输电技术的发展。
01
必备知识·自主预习储备
1886年,发明家威斯汀豪斯利用变压器成功地在6 km的线路上 实现了交流输电。
1891年,德国建成170 km的15 kV~30 kV的高压输电线路,效 率高达70%~80%。1893年,美国修建尼亚加拉水电站时,经过反 复论证,决定采用交流供电系统。1909~1912年,美国、德国建造 100 kV的高压输电线路,从此高压输电技术迅速普及。
变压器远距离输电
关注方法
~ n1
n2 5V
b
n3
3V c d
二. 远距离输电:
减少输电中的功率损失可以有两种方法: P损=I2 R 一种方法是: 减小电阻.
另一种方法是提高输电的电压U
减小输电线路上的电压损失也有两种方法.U损 =IR
一种减小电阻. 另一种提高输电电压.
无论从减小输电中的功率 损失,还是从减小电压 损失方面看,都要求提高输电电压,减小输电电流.
n2
(C) I1U1=I2U2+I3U3 ; (D) n1I1=n2I2+n3I3 。
U1 n1 n3
练习1.理想变压器原、副线圈的匝数比为 1∶10,当原线圈接在6V的蓄电池两端以后, 则副线圈的输出电压为 【 D 】
A.60V
B. 60 2V
C.60/ 2 V D.以上答案都不对
练 习 2. 如 图 所 示 的 理 想 变 压 器 , 输 入 电 压 U1
当n2>n1时,U2>U1,升压变压器. 当n2<n1时,U2<U1,降压变压器.
3. 变压器的变流比:
理想变压器:P输入=P输出,即输入功率由输出功率决定
即
I1U1=I2U2+I3U3+I4U4......
注意:1、当只有一个副线圈时.
由U1/U2= n1/n2 ,I1/I2 = n2/n1
注意2 :变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小,
可用较细的导线绕制;低压线圈匝数少而通过的 电流大,应用较粗的导线绕制
4. 几种常用的变压器 :熟悉工作原理
a. 自耦变压器 . 特点是铁芯上只绕有一个线圈. 如果把整个线圈作原线圈, 副线圈只取线圈的一部分,
就可以降低电压(图甲); 如果把线圈的一部分作原线圈, 整个线圈作副线圈,
5.5远距离输电
解析: 输送电流
P 2.2 10 I 100 A 4 U 2.2 10
6
损失功率
P 1 I R 2.2 10 W
2 5
原副线圈匝数比
n1 U1 2.2 10 100 : 1 n2 U 2 220
4
现代直流输电示意图
直流输电原理 发电、用电及升、降电压仍然是交 流,只有输电环节使用高压直流。发电 机发出的交流经变压器升压后,由换流 设备将交流变为直流,高压的直流经远 距离传送后,再由换流设备将直流换为 交流。然后,配电所的变压器再将高压 交流降为适合用户的电压,送给用户。
巩固练习
发电厂输出的交流电压为2.2万伏,输送 功率为2.2 106 瓦,现在用户处安装一降 压变压器,用户的电压为220伏,发电厂 到变压器间的输电导线总电阻为22欧, 求: (1)输电导线上损失的电功率; (2)变压器原副线圈匝数之比。
远距离输电的必要性
为了合理的利用资 源,发电站通常建 在靠近能源的地方。
大亚湾核电站
火力发电厂
风力发电站
而用电的范围却分布很广
城市Biblioteka 乡村平原高山
从发电站到用户的输电线路
远距离输电的基本过程示意图
远距离输电的过程
大型发电机发出十几千伏的电压,在 发电站区域通过升压变压器升高到几十万 伏,然后进行远距离输电,当电能被输送 到用电区域后,再根据不同的用电需求, 用变压器将电压降低。
例题:把功率200 kW电能用铝线送到10km 处,要使功率损失10%,用110 V电压输电, 导线横截面积多大? 解析: 导线电流I=P/U,导线长为两地距离2倍 ΔP=P×10%=I² R=(P/U)²ρ•L/S 解得:S=96000 mm² 。
远距离输电-课件
(2)由以上计算式知,在输送电功率一定的前提下,有: ①减少输电线电压、电功率损耗的途径是__提__高__输__电__电__压___ 或__增__大__输__电__导__线__的__横__截__面__积_____.两者相比,当然选择前者. ②若输电线功率损失已经确定,那么升高输电电压能减小 输电线截面积,从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材 和水泥,还能少占用土地.
答案:见解析 规律总结:求解输电问题的思路,由于发电机本身的输出电 压不可能提高,所以采用高压输电时,在发电站内需用升压变 压器升压后再由输电线输出,到用电区再用降压变压器降到所 需的电压,在解答有关远距离输电问题时,首先要将整个电路
分成几段进行研究,找出跟各段电路相应的物理量;然后利用 变压器工作原理和直流电路的基本定律分段列式,最后联立求 解,进行计算.另外,还需注意以下几点:
第七节 远距离输电
知识点1 从发电站到用户的输电线路 1.线路的主要组成:发电机、升压变压器、输电导线、降 压变压器、用户的用电器等.(如图 2-7-1)
图 2-7-1
2.线路上各部分的物理量:P1、U1、I1、n1为升压变压 器原线圈上的物理量,P2、U2、I2、n2为升压变压器副线圈 上的物理量,P3、U3、I3、n3为降压变压器原线圈上的物理 量,P4、U4、I4、n4为降压变压器副线圈上的物理量,P损、 U损为输电线的功率和电压损耗,R为输电线的电阻.自 我。。2021年3月2021/3/52021/3/52021/3/53/5/2021
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16、业余生活要有意义,不要越轨。2021/3/52021/3/5Marc h 5, 2021
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17、一个人即使已登上顶峰,也仍要 自强不 息。2021/3/52021/3/52021/3/52021/3/5
2014届高考物理一轮复习课件(考纲解读+考点探究+高分技巧):10.2变压器 远距离输电(60张ppt,含详解)
考纲自主研读
考点互动探究
高考全程解密
随堂基础演练
活页限时训练
10-2-5
解析 根据变压器原理可知,接直流电时,R 中没有电流,A
错误;但在原线圈中能形成闭合回路,有电流,B 错误;在 a、
b
间接交流电压
U
时,由公式U1=n1,I1=n2得 U2 n2 I2 n1
U2=nU,I2=nRU,
I1=nR2U,所以 C 正确,D 错误.
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随堂基础演练
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4.几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器 (2)互感器电电压流互互感感器器::用用来来把把大高电电流压变变成成小电低流电压 . .
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远距离输电 Ⅰ(考纲要求)
功率,则下列说法正确的是
( ).
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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增大 D.输电线上损耗的功率占总功率的比例减小
解析 发电厂的输出电压不变,则升压变压器的输出电压不
变,A 项错;发电厂输出功率增大,则输电线中电流增大,导 线上损耗功率和损耗电压增大,降压变压器的输入、输出电压 减小,B 错、C 对;输电线上损耗的功率与总功率的比值为II2UR
载总电阻减小,I2=UR2,所以 I2 增大.因II12=nn21,所以 A1 示数 增大,A1 与 A2 示数比值不变,A 对. 答案 AD
考纲自主研读
考点互动探究
高考全程解密
电能的远距离输送 课件-高二下学期物理鲁科版(2019)选择性必修第二册
U 2 n2
P3 U3
n3
P4 U
4
n4
降压变压器
U 3 n3
两个变压器,三个回路 U 4 n4
用
户
三 、 远 距 离 输电电 路分析
1、功率关系:①升压变压器: P1=P2
③传输过程:P2=∆P+P3
2、电压关系:①升压变压器:
③传输过程:U2=∆U+U3
②降压变压器:P3=P4
②降压变压器:
一 、 采 用 高 压输电 的原因
在 100 km 左右时采用 110 kV 的电压输电
在我国
在100至300 km 时则采用 220 kV 的电压
更远距离采用更高电压输电
输电电压为110 kV、220 kV 的线路
高压输电线路
输电电压为330kV、550kV乃至750kV的线路
超高压输电线路
输电交流电压为1000kV及以上的线路
其原、副线圈的匝数比为1∶10,电流表的示数为1 A,
输电线的总电阻为10 Ω,下列说法错误的是(
)A.输电
线中电流的有效值为10 AB.升压变压器的输出电压U2=2
kVC.用户获得的功率为19 kWD.将P下移,用户获得的电
压将增大
典型例题
例4.在如图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。
开关S闭合后与闭合前相比,下列说法中正确的是(
)
A.升压变压器的输入电压增大B.降压变压器的输出电流减小C.输
电线上损耗的电压增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例减
小
典型例题
针对练习3.为应对“新型冠状病毒”冬季可能爆发的流行态势,某医疗组织准备筹
电能的远距离输送课件(22张PPT)高二物理鲁科版2019选择性必修第二册
正确的是( A )
1 2
A.
C.2
(1 −2 )2
B.
D.(1 − 2 )
∆ = = ∆ = −
(∆)
=
变式 一小型发电站通过升压,降压变压器把电能
输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,端电压
=
′
=
= A,∆ = = kW,∆ = = kV
′
= A,∆′ = ′ = kW,∆ = ′ = 00V
输电电压越高,损耗越小
思考 采用高压输电后,在用户端需要降压才能供用
户使用。如何确定降压变压器的匝数比呢?
新课学习 高压交流输电与直流输电
为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两
变压器间输电线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的
输出电压为220V,不计变压器的损耗.求:
(1)升压变压器的副线圈两端电压;
=
→ =
=
×
= V
变式 一小型发电站通过升压,降压变压器把电能
输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,端电压
除输电线电阻外,电容和
电感也会造成电能损耗
新课学习 高压交流输电与直流输电
新课学习 高压交流输电与直流输电
新课学习 高压交流输电与直Leabharlann 输电电流关系:
=
=
= =
例题 发电厂发电机的输出电压为1 ,发电厂至学校
的输电线电阻为,通过导线的电流为,学校输入电
第十二章 第2讲 变压器 远距离输电
第2讲 变压器 远距离输电目标要求 1.知道变压器的工作原理,掌握变压器的特点,并能分析、解决实际问题.2.理解远距离输电的原理并会计算线路损失的电压和功率.考点一 理想变压器的原理及应用1.构造和原理(1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的.(2)原理:电磁感应的互感现象. 2.基本关系式 (1)功率关系:P 入=P 出. (2)电压关系:U 1U 2=n 1n 2.(3)电流关系:只有一个副线圈时I 1I 2=n 2n 1.(4)频率关系:f 出=f 入.1.变压器只对交变电流起作用,对恒定电流不起作用.( √ )2.变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率.( × ) 3.在任何情况下,理想变压器均满足U 1U 2=n 1n 2、I 1I 2=n 2n 1、P 入=P 出.( × )1.理想变压器的制约关系电压 原线圈电压U 1和匝数比决定副线圈电压U 2,U 2=n 2n 1U 1功率副线圈的输出功率P 出决定原线圈的输入功率P 入,P 入=P 出电流 副线圈电流I 2和匝数比决定原线圈电流I 1,I 1=n 2n 1I 22.含有多个副线圈的变压器计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时,需注意三个关系: 电压关系:U 1n 1=U 2n 2=U 3n 3=…=U nn n功率关系:P 1=P 2+P 3+P 4+…+P n 电流关系:n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+n 4I 4+…+n n I n 考向1 变压器基本物理量的分析与计算例1 (多选)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,副线圈通过电流表与一阻值为40 Ω的电阻连接.已知理想电流表的示数为1.1 A ,则下列说法正确的是( )A .变压器的输入功率为24.2 WB .电阻两端电压的最大值为44 VC .变压器原、副线圈的匝数比为5∶1D .通过原线圈电流的有效值为0.22 A 答案 CD解析 由P =I 2R 可知,P =48.4 W ,选项A 错误;由U 2=IR 可知U 2=44 V ,则电阻两端电压的最大值为44 2 V ,选项B 错误;变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2=U 1∶U 2=5∶1,选项C 正确;由n 1∶n 2=I 2∶I 1可得I 1=0.22 A ,选项D 正确.例2 (2017·北京卷·16)如图所示,理想变压器的原线圈接在u =2202sin(100πt ) V 的交流电源上,副线圈接有R =55 Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是( )A .原线圈的输入功率为220 2 WB .电流表的读数为1 AC .电压表的读数为110 2 VD .副线圈输出交流电的周期为50 s 答案 B解析 由u =2202sin(100πt ) V 可知,原线圈电压最大值为220 2 V ,故原线圈电压的有效值为U 1=220 V ,根据U 1U 2=n 1n 2可知,U 2=n 2n 1U 1=110 V ,故电压表的读数为110 V ,选项C 错误;副线圈电流有效值为I 2=U 2R=2 A ,根据P =UI 可知,输出功率为220 W ,则原线圈的输入功率为220 W ,故选项A 错误;原线圈中的电流I 1=P U 1=1 A ,故选项B 正确;因为ω=2πT,所以T =2πω=2π100π s =0.02 s ,故选项D 错误.考向2 原线圈接入用电器的变压器问题分析例3 (2022·江西高三模拟)如图所示,理想变压器的原线圈接在有效值为100 V 的正弦交流电源上,原、副线圈匝数比为2∶1,定值电阻R 1、R 2、R 3的阻值分别为10 Ω、20 Ω、20 Ω,电流表为理想交流电流表.下列说法正确的是( )A .R 1的电功率为40 WB .电流表示数为1 AC .副线圈两端电压为20 VD .副线圈的输出功率为80 W 答案 A解析 原、副线圈匝数比为2∶1,设原线圈电流为I 1,副线圈电流为I 2 ,则有I 1=I 22,又有原线圈回路U =I 1R 1+2I 2·R 2R 3R 2+R 3,解得I 1=2 A ,I 2=4 A ,所以R 1的电功率为P =I 12R 1=40 W ,故A 正确,B 错误;副线圈两端电压为U 2=I 2·R 2R 3R 2+R 3=40 V ,故C 错误;副线圈的输出功率为P 2=I 2U 2=160 W ,故D 错误.考点二 理想变压器的动态分析1.匝数比不变的分析思路(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不变.(2)当负载电阻发生变化时,I 2变化,输出电流I 2决定输入电流I 1,故I 1发生变化. (3)I 2变化引起P 2变化,P 1=P 2,故P 1发生变化. 2.负载电阻不变的分析思路 (1)U 1不变,n 1n 2发生变化时,U 2变化.(2)R 不变,U 2变化时,I 2发生变化.(3)根据P 2=U 22R ,P 2发生变化,再根据P 1=P 2,故P 1变化,P 1=U 1I 1,U 1不变,故I 1发生变化.1.变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小.( × ) 2.原线圈所加电压恒定,当原线圈的匝数增加时,副线圈两端电压也增加.( × )考向1 理想变压器匝数不变问题的分析和计算例4 如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是( )A .当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,R 1消耗的功率变大B .当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电压表V 示数变大C .当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电流表A 1示数变大D .若闭合开关S ,则电流表A 1示数变大,A 2示数变大 答案 B解析 当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,接入电路的阻值变大,变压器副线圈两端电压不变,副线圈中的电流减小,则R 1消耗的功率及其两端电压均变小,故电压表的示数变大,选项A 错误,B 正确;当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,副线圈中的电流减小,则原线圈中的电流也减小,电流表A 1示数变小,选项C 错误;若闭合开关S ,副线圈电路中总电阻减小,副线圈中的电流变大,R 1两端电压变大,R 2两端电压减小,电流表A 2示数减小,原线圈中的电流变大,电流表A 1示数变大,选项D 错误.考向2 理想变压器负载不变问题的分析和计算例5 如图所示,原、副线圈匝数比为100∶1的理想变压器,b 是原线圈的中心抽头,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 1=310sin 314t (V),则( )A .当单刀双掷开关与a 连接时,电压表的示数为3.1 VB .副线圈两端的电压频率为50 HzC .当单刀双掷开关由a 扳向b 时,原线圈输入功率变小D .当单刀双掷开关由a 扳向b 时,电压表和电流表的示数均变小 答案 B解析 由U 1U 2=n 1n 2,得U 2=U 1n 2n 1,因U 1=3102 V ,所以U 2=3102×1100 V≈2.2 V ,A 错误;由瞬时值表达式可得ω=314 rad/s ,则频率f =ω2π=3142π Hz =50 Hz ,B 正确;当单刀双掷开关由a扳向b 时,n 1减小,则U 2增大,电压表示数变大,I 2=U 2R增大,副线圈的输出功率P 出=U 2I 2增大,原线圈的输入功率增大,C 、D 错误.考点三 远距离输电如图所示,若发电站输出电功率为P ,输电电压为U ,用户得到的电功率为P ′,用户的电压为U ′,输电电流为I ,输电线总电阻为R .1.输电电流I =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 ′=ΔU ·I ; (2)ΔP =I 2R =(P U )2R4.降低输电损耗的两个途径(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.增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失.( √ ) 2.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的热损耗.( √ )3.若发电站输出功率为P ,输电电压为U ,输电线总电阻为R ,如图所示,则输电线上损失的功率为P 损=U 2R.( × )1.理清输电电路图的三个回路(如图)(1)在电源回路中,P 发电机=U 1I 1=P 1.(2)在输送回路中,I 2=I 线=I 3,U 2=ΔU +U 3,ΔU =I 2R 线,ΔP =I 22R 线. (3)在用户回路中,P 4=U 4I 4=P 用户. 2.抓住两组关联式(1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路,由理想变压器原理可得:U 1U 2=n 1n 2,I 1I 2=n 2n 1,P 1=P 2.(2)理想的降压变压器联系着输送回路和用户回路,由理想变压器原理可得:U 3U 4=n 3n 4,I 3I 4=n 4n 3,P 3=P 4.3.掌握一个守恒观念功率关系:P 2=ΔP +P 3,其中ΔP =ΔU ·I 线=I 线2R线=(ΔU )2R 线. 例6 如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压为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I 1,其末端间的电压为U 1,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I 2,则( )A .用户端的电压为I 1U 1I 2B .输电线上的电压降为UC .理想变压器的输入功率为I 12rD .输电线路上损失的电功率为I 1U 答案 A解析 因为P 入=P 出,所以U 1I 1=U 2I 2,即U 2=U 1I 1I 2,故选项A 正确;输电线上的电压降为U 线=U -U 1,选项B 错误;理想变压器的输入功率P 入=I 1U 1,输电线路上损失的电功率 P 损=I 12r =I 1(U -U 1),选项C 、D 错误.例7 (2020·浙江7月选考·11)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P =100 kW ,发电机的电压U 1=250 V ,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R 线=8 Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U 4=220 V .已知输电线上损失的功率P 线=5 kW ,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是( )A .发电机输出的电流I 1=40 AB .输电线上的电流I 线=625 AC .降压变压器的匝数比n 3∶n 4=190∶11D .用户得到的电流I 4=455 A 答案 C解析 发电机输出的电流I 1=P U 1=100×103250A =400 A ,故A 错误;输电线上损失的功率P线=I 线2R 线=5 kW ,所以I 线=P 线R 线=25 A ,故B 错误;用户得到的功率P 4=P -P 线=(100-5) kW =95 kW ,则I 4=P 4U 4=95×103220 A =4 75011 A ≈432 A ,故n 3n 4=I 4I 线=19011,故C 正确,D错误.课时精练1.(2019·江苏卷·1)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10,当输入电压增加20 V 时,输出电压( ) A .降低2 V B .增加2 V C .降低200 V D .增加200 V答案 D解析 假设理想变压器原线圈的输入电压为U 1,则由变压器的工作原理可知U 1n 1=U 2n 2,变压器副线圈的输出电压为U 2=10U 1;当输入电压增加20 V 时,即输入电压为U 1+20 V ,则变压器的输出电压为U 2′=10U 1+10×20 V ,则输出电压的变化量为ΔU =U 2′-U 2=10U 1+200 V -10U 1=200 V ,即输出电压增加200 V ,A 、B 、C 错误,D 正确.2.(2020·江苏卷·2)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示.其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上.则电流互感器( )A .是一种降压变压器B .能测量直流电路的电流C .原、副线圈电流的频率不同D .副线圈的电流小于原线圈的电流 答案 D解析 电流互感器原线圈匝数小,副线圈匝数多,是一种升压变压器,故A 错误;变压器的原理是电磁感应,故它不能测量直流电路的电流,故B 错误;变压器不改变交变电流的频率,故C 错误;变压器的电流与匝数成反比,因此副线圈的电流小于原线圈的电流,故D 正确. 3.(多选)(2020·全国卷Ⅱ·19)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低.我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术.假设从A 处采用550 kV 的超高压向B 处输电,输电线上损耗的电功率为ΔP ,到达B 处时电压下降了ΔU .在保持A 处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1 100 kV 特高压输电.输电线上损耗的电功率变为ΔP ′,到达B 处时电压下降了ΔU ′.不考虑其他因素的影响,则( ) A .ΔP ′=14ΔPB .ΔP ′=12ΔPC .ΔU ′=14ΔUD .ΔU ′=12ΔU答案 AD解析 由输电电流I =P U 知,输送的电功率不变,输电电压加倍,输电电流变为原来的12,损耗的电功率ΔP =I 2r ,故输电电压加倍,损耗的电功率变为原来的14,即ΔP ′=14ΔP ;输电线上损失电压为ΔU =Ir ,即输电电压加倍,损失电压变为原来的12,即ΔU ′=12ΔU .故A 、D正确.4.(2021·广东卷·7)某同学设计了一个充电装置,如图所示,假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2 s ,电压最大值为0.05 V ,理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60,下列说法正确的是( )A .交流电的频率为10 HzB .副线圈两端电压最大值为3 VC .变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D .充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 答案 B解析 周期为T =0.2 s ,频率为f =1T =5 Hz ,故A 错误;由理想变压器原理可知U 1U 2=n 1n 2,解得副线圈两端的最大电压为U 2=n 2n 1U 1=3 V ,故B 正确;根据法拉第电磁感应定律可知,永磁铁磁场越强,线圈中产生的感应电动势越大,变压器的输入电压会越大,故C 错误;由理想变压器原理可知,充电电路的输入功率等于变压器的输入功率,故D 错误.5.(2018·天津卷·4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电,电路如图所示,理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ,R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12,则( )A .R 消耗的功率变为12PB .电压表V 的读数变为12UC .电流表A 的读数变为2ID .通过R 的交变电流频率不变 答案 B解析 发电机线圈的转速变为原来的12,由E =nBSω2知,原线圈中输入电压变为原来的12,频率变为原来的12.根据U 1U 2=n 1n 2,知U 2变为原来的12,即U 2=12U ,则通过R 的电流变为原来的12,R 消耗的功率P 2=U 22R =14P ,根据I 1I 2=n 2n 1,原线圈上的电流也变为原来的12,即电流表A 的读数变为12I ,故选B.6.如图所示,电路中的变压器为理想变压器,原线圈接在电压有效值不变的交流电源上.灯泡L 阻值不变,R 1是定值电阻,R 2是滑动变阻器.闭合开关S 1、S 2,灯泡发光,下列判断正确的是( )A .只向下移动滑片P ,R 2两端的电压变小B .只向下移动滑片P ,灯泡L 变亮C .只断开开关S 2,电阻R 1两端的电压变大D .只断开开关S 2,变压器输入功率变大 答案 A解析 理想变压器的输出电压由输入电压和电压比决定,输入电压不变,所以输出电压也不会变,当滑动变阻器R 2的滑片P 向下移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,副线圈中总电阻减小,副线圈中总电流变大,R 1两端的电压变大,所以灯L 、R 2两端的电压变小,灯泡L 变暗,故A 正确,B 错误;只断开开关S 2,副线圈中总电阻变大,副线圈电压不变,副线圈中的电流变小,R 1两端的电压变小,副线圈的电功率减小,因为输入功率等于输出功率,变压器输入功率变小,故C 、D 错误.7.自耦变压器在高铁技术中被广泛应用.如图所示,一理想自耦变压器接在u =U m sin 100πt 的正弦交流电压上,P 为滑动触头,初始位置位于线圈CD 的中点G, A 1和A 2为理想交流电表,R 为定值电阻,下列说法正确的是( )A .将P 向下滑动,A 1的示数将变小B .将P 向上滑动,A 2的示数将变大C .将P 下滑到GD 的中点,电阻R 的功率将变为原来的4倍 D .将P 上滑到CG 的中点,电阻R 的功率将变为原来的23答案 C解析 将P 下滑时,电阻R 两端电压变大, A 1示数变大,同理,将P 向上滑动,A 2的示数将变小,A 、B 错误;若将P 向下滑动到GD 的中点,原、副线圈的电压比将由1∶2变为1∶4,电阻R 的电压将变为原来2倍,故功率变为原来的4倍,C 正确;若将P 向上滑动到CG 的中点,原、副线圈的电压比将从1∶2变为3∶4,电阻R 的电压将变为原来的23,电阻R 的功率将变为原来的49,D 错误.8.(多选)如图所示为理想变压器,其原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表,原线圈接有u =362sin 100πt (V)的正弦式交流电,图中D 为理想二极管,定值电阻R =9 Ω.下列说法正确的是( )A .t =1600 s 时,原线圈输入电压的瞬时值为18 VB .t =1600s 时,电压表示数为36 V C .电流表的示数为1 A D .电流表的示数为22A 答案 BD 解析 将t =1600s 代入瞬时值公式可知,原线圈输入电压的瞬时值为18 2 V ,A 选项错误;电压表的示数为有效值,输入电压的峰值为36 2 V ,根据正弦交变电流有效值与最大值的关系可知,U =U m2=36 V ,B 选项正确;电流表测量流过副线圈的电流,根据理想变压器电压和匝数的关系可知,副线圈的电压为9 V ,正向导通时电流为1 A ,根据电流的热效应可知I 有效2RT =I 2R ·T 2,解得:I 有效=22A ;故C 选项错误,D 选项正确.9.(多选)(2020·全国卷Ⅲ·20)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V ,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R 1、R 2、R 3均为固定电阻,R 2=10 Ω,R 3=20 Ω,各电表均为理想电表.已知电阻R 2中电流i 2随时间t 变化的正弦曲线如图(b)所示.下列说法正确的是( )A .所用交流电的频率为50 HzB .电压表的示数为100 VC .电流表的示数为1.0 AD .变压器传输的电功率为15.0 W 答案 AD解析 根据i 2-t 图像可知T =0.02 s ,则所用交流电的频率f =1T=50 Hz ,故A 正确;副线圈两端电压U 2=I 2R 2=22×10 V =10 V ,由n 1n 2=U 1U 2得原线圈两端电压U 1=100 V ,电压表的示数U =220 V -100 V =120 V ,故B 错误;电流表的示数I =U 2R 3=1020 A =0.5 A ,故C 错误;变压器传输的电功率P =I 22R 2+I 2R 3=15.0 W ,故D 正确.10.(多选)(2021·河北卷·8)如图,发电机的矩形线圈长为2L 、宽为L ,匝数为N ,放置在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,理想变压器的原、副线圈匝数分别为n 0、n 1和n 2,两个副线圈分别接有电阻R 1和R 2,当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读数为I ,不计线圈电阻,下列说法正确的是( )A .通过电阻R 2的电流为n 1I n 2B .电阻R 2两端的电压为n 2IR 1n 1C .n 0与n 1的比值为2NBL 2ωIR 1D .发电机的功率为2NBL 2ωI (n 1+n 2)n 0答案 BC解析 由题知理想电流表读数为I , 则根据欧姆定律有U 1=IR 1根据变压器原、副线圈电压与匝数的关系有 n 0n 1=U 0U 1,n 0n 2=U 0U 2则有U 0=n 0n 1IR 1,U 2=n 2n 1IR 1再由欧姆定律有U 2=I 2R 2 可计算出I 2=n 2R 1n 1R 2I故A 错误,B 正确;由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则有E max =2NBL 2ω, U 0=E max2=2NBL 2ω又U 0=n 0n 1IR 1则n 0n 1=2NBL 2ωIR 1,C 正确; 由于变压器为理想变压器,则有 P 0=P 1+P 2=U 1I +U 2I 2=I 2R 1+U 2I 2 联立解得P 0=2NBL 2ωI n 0⎝ ⎛⎭⎪⎫n 12R 2+n 22R 1n 1R 2 由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则发电机的功率为P 0,D 错误.11.(多选)如图所示是远距离输电示意图,电站的输出电压U 1=250 V ,输出功率P 1=100 kW ,输电线电阻R =8 Ω.则进行远距离输电时,下列说法中正确的是( )A .若电站的输出功率突然增大,则升压变压器的输出电压增大B .若电站的输出功率突然增大,则降压变压器的输出电压减小C .输电线损耗比例为5%时,所用升压变压器的匝数比为n 1∶n 2=1∶16D .用10 000 V 高压输电,输电线损耗功率为8 000 W 答案 BC解析 电站的输出电压没有变,升压变压器的匝数不变,所以升压变压器的输出电压不变,电站的输出功率突然增大,则根据P =UI ,输电线上的电流增大,根据U 损=I 线R ,U 3=U 2-U 损,可知降压变压器的输入电压U 3减小,降压变压器的匝数不变,所以降压变压器的输出电压减小,故A 错误,B 正确;输电线损耗比例为5%时,根据ΔP =I 线2R ,ΔP =5%P 1,解得I 线=25 A ,升压变压器原线圈的电流为I 1=P 1U 1=400 A ,升压变压器的匝数比为n 1n 2=I 2I 1=I 线I 1=116,故C 正确;输送电流为I ′=P 1U ′=10 A ,损失功率为ΔP ′=I ′2R =800 W ,故D 错误.12.(2021·湖南卷·6)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2,输入端C 、D 接入电压有效值恒定的交变电源,灯泡L 1、L 2的阻值始终与定值电阻R 0的阻值相同.在滑动变阻器R 的滑片从a 端滑动到b 端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是( )A .L 1先变暗后变亮,L 2一直变亮B .L 1先变亮后变暗,L 2一直变亮C .L 1先变暗后变亮,L 2先变亮后变暗D .L 1先变亮后变暗,L 2先变亮后变暗 答案 A解析 由题意画出滑片移动时的等效电路图如图所示:滑片在a 端时,R a =0,滑片在b 端时,R b =0.由于灯泡L 1、L 2的阻值始终与定值电阻R 0的阻值相同,根据数学知识可知,当滑动变阻器的滑片处于中间位置时,副线圈的总电阻最大.由图可知,滑片在两端时,副线圈的总阻值最小,当滑片从a 端向中间滑动时,副线圈的总阻值增大,则副线圈的总电流减小,根据I 1I 2=n 2n 1可知原线圈的电流也减小,则灯泡L 1变暗,由于输入端C 、D 接入电压有效值恒定,L 1两端电压减小,则原线圈两端电压增大,根据U 1U 2=n 1n 2可知副线圈两端电压增大,而L 2所在支路总电阻减小,则通过L 2的电流增大,灯泡L 2变亮;当滑片从中间向b 端移动时,副线圈的总阻值减小,则副线圈的总电流增大,根据I 1I 2=n 2n 1可知原线圈的电流也增大,则灯泡L 1变亮,由于输入端C 、D 接入电压有效值恒定,L 1两端电压增大,则原线圈两端电压减小,根据U 1U 2=n 1n 2可知副线圈两端电压减小,R 0所在支路总电阻增大,则通过R0的电流减小,而副线圈总电流增大,则通过L2的电流增大,灯泡L2变亮.综上所述,A正确,B、C、D错误.。
远距离输电 课件-2022-2023学年高二下学期物理粤教版(2019)选择性必修第二册
= ′ = = × . × . =
损
由于′ > 送 = ,这意味着输送电压小于线路上的损耗电压,
损
因此不可能将输送距离增加一倍到3.2km。
二、高压交流输电
钢线
1.减少电能损耗的方法
(1)减小输电线的电阻:
缩短距离
=
铝线
不可行
D. 适当降低 n1 的同时,提高 n3
选用电阻率小的材料作导线
增大导线的横截面
一般用铝或铜
存在浪费材料、架设困难等
【说明】输电线由多股绞线拧成的,中心是钢线,它的机械强度大,
不易拉断;钢线周围是铝线,不仅导电性能好,而且密度小,使输电
线不致太重。
二、高压交流输电
1.减少电能损耗的方法
r
(2)减小输电线中的电流:
损 = ∙
减小P损
.×
总
送 =
=
=
.
一、远距离输电中的电功率和电压损耗
2.实例分析:
解:(3)由功率计算公式P=I2r,
可求得线路中的电阻大小为
(.−)×
损
= =
= .
.
输送距离增加一倍,则线路中电阻变为2r,此时线路上损耗的电压为
这是世界上第一个电能传输系统。
然而,随着时间的推移,人们发现,
爱迪生的低压直流输电系统受到传输
距离的极大限制,一旦输电距离偏大,
将带来很大的电功率损耗和电压损耗。
一、远距离输电中的电功率和电压损耗
2.实例分析:
例题 查史料可知,1882年珍珠街电站采用6台直流发电机,输出
总功率为661.5kW,电能输送的最远距离为1.6km,给用户提供110V的
远距离输电课件
目录
• 远距离输电概述 • 远距离输电的原理与技术 • 远距离输电的设备与设施 • 远距离输电的挑战与解决方案 • 远距离输电的应用与案例
01
远距离输电概述
Chapter
定义与特点
定义
远距离输电是指将电能从发电厂 传输到远离发电厂的地区,以满 足当地电力需求的过程。
特点
远距离输电通常需要高压或超高 压的输电线路,以减少线路损耗 并提高传输效率。
03
远距离输电的设备与设施
Chapter
变压器
01
02
03
04
变压器是远距离输电系统中的 重要设备之一,用于升高或降
低电压以满足输电需求。
变压器由铁芯和绕组组成,通 过电磁感应原理实现电压的变
换。
变压器有油浸式和干式两种, 其中油浸式变压器应用广泛。
变压器应定期进行维护和检修 ,以保证其正常运行。
传输效率
随着输电距离的增加,传 输效率会逐渐降低。
解决方案
采用更高电压等级的输电 线路,降低输电电流,减 少电能损耗和提高传输效 率。
电磁环境影响
电磁辐射
远距离输电线路会产生电磁辐射,可 能对周边环境和人体健康产生影响。
解决方案
优化输电线路的布局,尽量远离居民 区和敏感环境;同时加强电磁辐射的 监测和评估。
继电保护装置能够在输电线路 或设备发生故障时快速切断电 流,以减小损失和保护设备。
自动化装置能够实现远程控制 和自动化调度,提高输电系统 的运行效率和安全性。
继电保护与自动化装置应定期 进行维护和检修,以保证其正 常运行。
04
远距离输电的挑战与解决方案
Chapter
电能损耗与传输效率
2013高三物理一轮复习课件:第十章 变压器 远距离输电
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选修 3-2
编辑发行:西安恒谦教育科技股份有限公司
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第十章 交流电 传感器的简单应用
2
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A.1100,360 C.2200,180
B.1100,180 D.2200,360
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U1 n1 220 n1 解析 根据 = 可得 = , 可知 n1=1100, 排除 C、 U2 n2 1 5 220 n1 D 两项;再由 = 可知 n2=180,故 A 错,B 对. 36 n2
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13
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考点诊断
1.理想变压器原线圈两端电压不变,当副线圈电路中的电 阻减小时,以下说法正确的是( )
A.输出电流增大,输入电流减小 B.输出电流增大,输入电流也随着增大 C.输出电压保持不变 D.输出功率和输入功率都增大
6
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(2)电压关系 由于互感过程中没有漏磁,所以变压器原、副线圈中每 一匝线圈的磁通量的变化率均相等,根据法拉第电磁感应定 E1 n 1 律,原、副线圈的电动势之比等于其匝数比,即 = ;又 E2 n 2 因为原、副线圈的内阻不计,则有 U1=E1,U2=E2,于是得 n1 3 U1 □n 2 ,即原、副线圈的端电压之比等于其匝数比. 到 = U2 U1 U2 U3 若变压器有多个副线圈,则有: = = =„ n1 n2 n3
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图1
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4.常用关系:如果发电站的输出功率为P,输出电 压为U,用户得到的电功率为P′,用户得到的电压为U′,如 图1所示,则有关系式:
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[分析] 变压器的工作原理是利用互感现象,只能
改变交变电流和电压,对于直流电不能改变,对理想变压
器有
P1=P2, I1n1=I2n2.
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[解析] (1)原线圈接在直流电源上时,由于原线圈 中的电流恒定,所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化, 副线圈两端不产生感应电动势,故电压表示数为零,电流 表示数也为零.
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当然,以上结论成立的前提条件是必须在“回”字 形变压器铁芯上的情景.如果是“日”字形铁芯,因穿过 各匝线圈的磁通量不一定变化相同,所以结论不再成立.
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►深化拓展◄
理想变压器中的决定因素
1.输入电压U1决定输出电压U2→输出电压U2= 与负载电阻的情况无关;
①减小输电线的长度L→由于输电距离一定,实际 中不可行;
②减小输电线电阻率ρ→目前一般用电阻率较小的 铜作导线材料;
③增大导线横截面积S→这要多耗费金属材料而增 加成本,同时给输电线的架设带来很大困难.
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(2)减小输电电流I,由功率公式变形得I=P/U ①减小输送功率P→实际中不能以减少用户的电 能需要来达到减少损耗的目的;
►深化拓展◄
输电线损失电功率的分析与计算
任何输电线都有电阻,因此当电能通过输电线送向
远方时,电流通过输电线,输电线因有电阻而发热,从而
损失电功率.设输电电流为I、输电线电阻为R线,则输电线
的功率损失为P损=I2R线=
如果想从
的
角度来研究输电线的功率损耗,则U线=IR线=U2-U3,由
于该式较繁琐且容易出错,所以计算输电线的功率损耗时
②提高输电电压U→输送功率P一定时,输电电压
U越高,输电的电流I越小,输电线损失的电功率P损=I2R
线=
越小.分析可见,当输送的功率一定、输电线
电阻一定时,输电电压提高为原来的n倍,输电线的电流
减为原来的 ,输电线损耗的电功率减为原来的 .实
际中这是最为可行有效的措施.
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►疑难详析◄ 任意线圈两端的电压与线圈本身的匝数成正比 理想变压器各线圈两端的电压与匝数成正比,不仅 适用于原、副线圈各有一个的情况,而且适用于多个副线 圈的情况,这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁芯 内,穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的,因而每匝 线圈产生的感应电动势相同,每组线圈产生的感应电动势 和匝数成正比.在线圈内阻不计的情况下,线圈两端的电 压等于电动势,故每组线圈两端的电压都与匝数成正比.
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课时34 变压器 远距离输电
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考点一 理想变压器 ►基础梳理◄ 1.主要作用:改变交流电的电压 2.主要构造:由原线圈(初级线圈)、副线圈(次级 线圈)和闭合铁芯组成 3.工作原理:电磁感应(互感现象)
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(2)功率关系P入=P出或I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn (3)电流关系I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn,当只有一 个副线圈时I1n1=I2n2
P入=P出=I2U2=0.44×44 W=19.36 W, 效率η=100%.
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[ 答 案 ] (1)0 0 (2)44 V 0.44 A 19.36 W 100%
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题后反思:理想变压器无能量损失,输入功率等于 输出功率,输出电压由输入电压和匝数比决定,与用电器 的电阻及变压器有无其它副线圈无关.
(1)输出电流 (2)输电线损失的电压U线=U-U′=IR线 (3)输电线损失的电功率P损=P-P′=I2R线=
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5.过程示意:如图2所示,从发电到用户有以下定 量关系(变压器为理想变压器):
图2 (1)P1=P2,P3=P4,P2-P3=P损
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►疑难详析◄ 输送电能的基本要求与实际措施 1.可靠:保证供电线路正常工作; 2.保质:保证供电质量,要求电压和频率稳定; 3.经济:线路建设和运行的费用较低,能耗少、 电价低;
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4.措施:由电损公式P损=I2R线进行分析,针对措 施主要有两种.
(1) 减 小 输 电 线 的 电 阻 R 线 , 由 电 阻 定 律 R 线 = 得
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(2009·四川高考)如图4甲所示,理想变压器原、副
线圈的匝数比为10∶1,R1=20 Ω,R2=30 Ω,C为电容
器.已知通过R1的正弦交流电如图4乙所示,则
()
图4
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A.交流电的频率为0.02 Hz B.原线圈输入电压的最大值为 C.电阻R2的电功率约为6.67 W D.通过R3的电流始终为零
U1,
2.输出功率P出决定输入功率P入→输入功率随输出功 率的变化而变化,理想变压器中始终保持P入=P出;
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3.输出电流I2决定输入电流I1→当输入电压一定时, 输出电压一定,输出电流随负载电阻的变化而变化,由功 率关系可理解电流的确定关系.
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一般不用该公式.
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题型一 理想变压器基本规律的应用 [例1] 一台理想变压器,其原线圈2200匝,副线圈 440匝,并接一个100 Ω的负载电阻,如图3所示.
图3
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(1)当原线圈接在44 V直流电源上时,电压表示数为 多少?电流表示数为多少?
(2)当原线圈接在220 V交变电源上时,电压表示数 为多少?电流表示数为多少?此时输入功率为多大?变压 器效率为多大(电表均为理想电表)?