变压器、远距离输电
高中物理远距离输电
高中物理远距离输电在电力系统中，电能从发电厂输送到用户端需要经过长距离的传输。
由于发电厂和用户之间的距离往往较远，因此需要采取一些措施来确保电能能够安全、高效地传输。
高中物理课程中涉及到的远距离输电原理和基础知识，对于我们了解电力系统的基本概念和解决相关问题具有重要意义。
一、远距离输电的基本原理在远距离输电中，发电厂将产生的电能通过升压变压器升压，然后通过高压输电线路传输到降压变压器，最后将电压降低到用户端所需要的电压等级，输送到用户端。
在这个过程中，升压变压器将电压升高，使得电流减小，从而降低传输过程中的电能损失。
二、远距离输电的优缺点远距离输电的优点主要包括：1、能够将电能输送到较远的距离，覆盖更大的供电范围；2、传输容量大，能够满足大型城市和工业园区的电力需求；3、传输效率较高，能够减少传输过程中的电能损失。
远距离输电的缺点主要包括：1、建设成本较高，需要投入大量资金建设输电线路和配套设施；2、容易受到气候、地理环境等因素的影响，如雷击、冰灾等自然灾害会对输电线路造成损害；3、需要采取措施来保护环境和生态平衡，避免在输电线路建设过程中对环境和生态造成破坏。
三、高中物理课程中的远距离输电知识在高中物理课程中，远距离输电是电磁感应和交流电理论应用的一个重要方面。
学生需要了解变压器的工作原理、交流电的频率和波形、三相交流电的产生和传输等方面的知识。
学生还需要了解输电线路的电阻和电感对传输电流的影响，以及如何采取措施来降低传输过程中的电能损失。
四、结论远距离输电是电力系统中的重要组成部分，对于保障人们的生产和生活用电需求具有重要意义。
高中物理课程中涉及到的远距离输电原理和基础知识是理解电力系统基本概念和解决相关问题的基础。
在未来的学习和工作中，我们还需要进一步深入学习和研究电力系统中的远距离输电技术，为保障电力系统的安全、稳定、高效运行做出贡献。
顾城的《远和近》是一首极富哲理性和情感深度的小诗，它以独特的视角揭示了人际关系中的微妙复杂性和心理距离的深远影响。
变压器及其远距离输电
6 A
．
它 来 解 决 交 流 电及 其 变 压 器 的计 算 问题 从 能 量 转 化 的观点 出发来理 解 交流 电 变压 器 问题
．
、
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输 电线功 率损 失
出功率
P
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A
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升压变压 器的
降压 变 压 器 的 匝 数 比是
．
1
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输 电线 的总 电阻
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22
个班 每班有
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，
V
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盏 若要 保证 全 部 电灯输 出功 率 学校 电灯 的总 功率
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发 电机 的 电动势
交变 电流锚例分新
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王
．
解
P
．
① 电压损失 ②功率损失
4 )3
．
个 关 系
：A
① 电压 损失关 系
U
=
队
一
U
理 想变压 器 的电
压 损 失 是 输 电线 上 的 电 阻导 致
，
升 压 变 压 器 的输 出 电
．
压 和 降压 变 压 器 的输 入 电 压 的差 就 是 电 压 损 失
A
r
y2
11.2第2讲变压器 远距离输电
B.U2不变、I3变大 D.I1变大、I2变大
【解析】选B、C。由 U 2 n 2 U1 得U1不变，U2就不变；S断开， R总增大，U2不变，则I2变小，则 I1 n 2 I2 得I1也变小；I2变
n1 n1
小，加在R1两端的电压变小，则UR3=U2-UR1，得UR3增大，所以 I3变大。
理想变压器
1.基本关系： （1）无漏磁，故原、副线圈中的Φ 、 相同。 （2）线圈无电阻，因此无电压降，U E n 。 （3）根据 U 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 U1 U 2 U3 =„
n1 n2 n3
n t t t
2 U 3 线圈电路的功率 P3 增大，故变压器原线圈的输入功率变 R总
大，C正确。
【学科素养升华】
基本量关系解题的两点提醒 (1)理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个 特点,电流关系的推导是以其为依据的。 (2)变压器的以上关系都是根据“口”字型铁芯的变压器推出 的。如果变压器不是“口”字型铁芯,应根据变压器的原理及 各线圈中磁通量的关系推导出各物理量的关系。
2 U (1)计算输电线上损失的功率 P＝ ，U应为输电线上损耗的 R线
电压，而不是输电电压； (2)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 12 ；
n
(3)电网送电遵循“用多少送多少”的原则，而不是“送多少 用多少”，说明原线圈电流由副线圈电流决定。
考点1
n1
变。 (2)电流决定关系:输出电流I2决定输入电流I1。 (3)功率决定关系:输出功率P2决定输入功率P1,也可简记为 “用决定供”。 (4)频率关系:原、副线圈中电流的频率相同。
高中物理【变压器 远距离输电】知识点、规律总结
二、电能的输送 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′，输电线总电阻为 R.
3．掌握一个能量守恒定律 发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈 1，线圈 1 上的能量就 是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余 的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为 P1＝P ＋ 线损 P 用户．
考点四 三种特殊的变压器
(1)无漏磁，故原、副线圈中的 Φ、ΔΔΦt 相同．
(2)线圈无电阻，因此无电压损失，U＝E＝nΔΔΦt .
(3)根据Un＝ΔΔΦt 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Un11＝Un22＝Un33＝…
2．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)理想变压器基本关系中的 U1、U2、I1、I2 均为有效值． (4) P 入＝P 出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于输出功率之和．
1．输出电流 I＝UP＝UP′′＝U－RU′.
2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′. (2)ΔU＝__I_R___ . 3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′. (2)ΔP＝__I_2R____＝UP2R .
4．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＝ρSl 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___．
22版：第2讲 变压器 远距离输电（步步高）
34
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R1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A1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，R1两端 电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流也变 大，电流表A1示数变大，选项D错误.
12
2.(原线圈上有用电器的变压器)(多选)如图5所示，理想变压器原、副线
圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10
倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是
√A.原、副线圈匝数比为9∶1
B.原、副线圈匝数比为1∶9
C.此时a和b的电功率之比为9∶1
图5
√D.此时a和b的电功率之比为1∶9
表示数增大
√D.当单刀双掷开关由a扳向b时，电流表的示数增大
解析 当单刀双掷开关与a连接时，原线圈的匝 数为n1，则有 U2＝U1nn21， 当单刀双掷开关与 b 连接时，原线圈的匝数为n21，则有 U2′＝U1nn21， 联立得U2∶U2′＝1∶2，故电压表的示数比为1∶2，故A正确； 2 当t＝0时，c、d间的电压瞬时值为u＝Usin(100π×0)＝0，故B错误；
功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋……＋Pn 电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋……＋nnIn
考向1 变压器基本物理量的分析与计算
例1 (2017·北京卷 ·16) 如图2 所示，理想变压器的原线圈接在u＝
220 2 sin(100πt) V的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、
远距离输电减小损失的方法
远距离输电减小损失的方法
远距离输电减小损失的方法主要有以下几种：
1. 减小输电线的电阻：采用电阻率小的材料来制造输电线，这样可以降低输电线的功率损失。
2. 增加输电线的横截面积：通过增加输电线的直径或片数，可以有效地减小输电线的电阻，从而降低输电线的功率损失。
3. 提高输电电压：通过提高输电电压，可以减小输电电流，从而降低输电线的功率损失。
4. 采用变压器升压输电：变压器可以将电能转化为磁场能，然后再转化为电能，这样可以提高输电电压，从而减小输电电流，降低输电线的功率损失。
5. 优化输电线路：通过优化输电线路的路径和布局，可以减小输电线长度和电阻，从而降低输电线的功率损失。
6. 采用无功补偿技术：通过在输电线路上安装无功补偿装置，可以补偿输电线路的无功损耗，从而提高输电效率。
7. 采用直流输电技术：直流输电可以减少输电过程中的能量损失，并且不受线路电阻和感抗的影响，因此具有较高的输电效率。
这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以最大程度地降低远距离输电的损失。
远距离输电知识点
远距离输电知识点
1. 远距离输电为啥会有电能损耗呀？就像你跑长跑会累一样，电在传输过程中也会有消耗呀！比如从发电站输送到几百公里外的城市。
2. 升高电压能减少电能损耗，这你知道不？好比你走楼梯，一步跨两级就会轻松一点，电也是这样，电压升高了，损耗就小啦！像西电东送工程就是用高电压来输电的。
3. 远距离输电的线路很重要哦！这就好比是道路，路不好走，车能跑得快吗？像那些老旧的输电线路就可能影响输电效果。
4. 变压器在远距离输电中可关键啦！它就像个神奇的转化器，能把电压变来变去。
你想想，如果没有它，电怎么能顺利到达不同地方呢？比如在小区里就会有变压器把电压变低供我们使用。
5. 远距离输电可不是随便弄弄的，要精心设计呢！这就像搭积木，得好好规划才能搭得稳呀！不同地区的输电方案都得量身定制呢。
6. 我们能用上远方送来的电，真得感谢远距离输电技术呀！这是不是很了不起？就像你收到远方朋友寄来的礼物一样惊喜！它让我们的生活变得更便利啦！
我的观点结论：远距离输电真的太重要了，它让电能够跨越距离，为我们的生活提供源源不断的能量！。
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，
远距离输电公式
远距离输电公式
1. 基本原理。
- 根据P = UI（P是功率，U是电压，I是电流），在输电功率P一定时，电压U越高，则电流I越小。
- 在远距离输电中，由于输电线有电阻R，根据焦耳定律Q = I^2Rt（Q是电热，t是时间），电流越小，在输电线上产生的热量损失就越小。
2. 远距离输电电路模型。
- 发电站输出功率为P，输出电压为U_1，通过升压变压器将电压升高到
U_2，输电电流为I_2，输电线电阻为R，到达用户端再通过降压变压器将电压降到用户需要的电压U_4。
- 对于升压变压器，根据变压器原理(U_1)/(U_2)=(n_1)/(n_2)（n_1、n_2分别是升压变压器的原副线圈匝数），I_1U_1 = I_2U_2（因为理想变压器输入功率等于输出功率）。
- 输电线上的功率损失Δ P=I_2^2R。
- 输电线上的电压损失Δ U = I_2R。
- 对于降压变压器，(U_3)/(U_4)=(n_3)/(n_4)（n_3、n_4分别是降压变压器的原副线圈匝数），U_3 = U_2-Δ U，I_3 = I_2（忽略变压器的能量损耗时，输电线上的电流等于降压变压器原线圈中的电流）。
- 用户得到的功率P_用=P - Δ P。
变压器和远距离输电_含答案
变压器和远距离输电重点突破知识点一理想变压器的原理及基本关系式由于理想变压器没有漏磁和能量损失，所以穿过原、副线圈的磁通量ф相等，磁通量的变化率△ф/△t 也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应电动势与原、副线圈的匝数成正比．故变压器的工作原理是电磁感应（互感现象）．变压器的基本规律可概括为“三变三不变”，即：可改变交流的电压、电流、等效电阻；不能改变功率、频率和直流的电压。
变压器的变压比: U 1／n 1 = U 2／n 2= U 3／n 3 =… = ΔU ／Δn = k变压器的变流比: n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…… 理想变压器的输入功率由输出功率决定：2211222222111/R n U n R U U I U I P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==== 【应用1】如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1：n 2=4:1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等。
a 、b 端加一定交变电流电压后，两电阻消耗的电功率之比P A ：P B = 和电阻两端的电压之比U A ：U B = 。
知识点二远距离输电1、远距离输电示意图2、几个常用关系式：若发电站输出电功率为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 ’，输电导线的总电阻为R 。
（如图） ①导线损失的电压△U=U-U ’=IR 。
②输电电流I=P/U=（U-U ’）/R 。
③输电导线上损失的电功率P 损= P-P ’=I 2R=P 2R/U 2。
由以上公式可知，当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n 2。
【应用2】 学校有一台应急备用发电机，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 =4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V ，40W ”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则： （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？Bn 1 n 2AabU~【应用3】17、三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3m/s的速度流入水轮机后以v2＝1m/s的速度流出，流出水位比流放水位低10m，水流量为Q＝103m3/s.水轮机效率为75%，发电机效率为80%，试问：(1)发电机的输出功率是多少？(2)如果发电机输出电压为240V，用户所需电压为220V，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12Ω，那么所需用升、降压变压器的原副线圈匝数比分别是多少？【应用4】19、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2=3∶l，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6V、6W”的相同灯泡，原线圈输入如图乙所示的交变电压。
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。
变压器、远距离输电
高考经典课时作业10-2 变压器、远距离输电（含标准答案及解析）时间：45分钟 分值：100分1．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中下列哪个物理量不一定相等的是( )A ．交变电流的频率B ．电流的有效值C ．电功率D ．磁通量的变化率 2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D ．正常工作时， 原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1 3．(2012·高考海南卷)如图，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( )A ．120 V,0.10 AB ．240 V,0.025 AC ．120 V,0.05 AD ．240 V,0.05 A4．(2012·高考山东卷)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，○V 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( )A ．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于52 VC ．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 0005．(2012·高考重庆卷)如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin 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( )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 W6．(2011·高考福建卷)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2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＝202sin (50πt) 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 W7．(2013·江苏南京市模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计，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，则下列说法中正确的是()A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB．当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01 s时，电流表示数为零C．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz 8．(2013·海淀区期末)如图所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()A．U2减小，U4变大B．U2不变，U3变小C．P1变小，P2变小D．P2变大，P3变大9．2011年9月28日，中国第二条特高压交流电项目获批，国家电网副总经理舒印彪表示：该公司第二条特高压交流电项目已获得发改委批准，投资规模、线路长度和输电容量都比之前项目大一倍以上．如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1＝250 V，输出功率P1＝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，则降压变压器的输出电压减小B ．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C ．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比n 1n 2＝116D ．用10 000 V 高压输电，输电线损耗功率为8 000 W10．收音机的变压器的初级线圈有1 210匝，接在U 1＝220 V 的交流电源上，变压器有两个次级线圈．次级线圈Ⅱ的匝数为35匝，次级线圈Ⅲ的匝数是1 925匝．如果不计变压器自身的能量损耗，当变压器工作时，线圈Ⅱ的电流是0.3 A 时，初级线圈的电流I 1＝0.114 A ．求线圈Ⅲ中的电流和输出电压．(电流的计算结果保留三位有效数字)．11．(2011·高考江苏卷)图1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 -t 图象如图2所示．若只在ce 间接一只R ce ＝400 Ω的电阻，或只在de 间接一只R de ＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(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 Ω电阻时，原线圈中的电流I 1；(3)求ce 和de 间线圈的匝数比n cen de.12．(2012·东莞模拟)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η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？标准答案及解析：1．答案：B 2．解析：对于理想变压器，原、副线圈每一匝的磁通量均相等，且变化率也相同，A 、C 错，B 对．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率相同，为1∶1，D 对． 答案：BD 3．解析：副线圈电压U 2＝12 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得U 1＝240 V ，副线圈中电流I 2＝2·PU＝1 A ，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝0.05 A. 答案：D 4．解析：交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值U ＝U m2，所以B 正确、A 错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V 时就可以点燃气体，对理想变压器n 2n 1＝U 2m U 1m >5 0005＝1 000，C 正确、D 错误．答案：BC 5．解析：副线圈输出电压U 2＝220 V ＋U r ，n 1n 2＝U 1U 2＝11 000220＋U r <501，故A 错误.2πf ＝100π Hz ，f ＝50 Hz ，故B 错．I 2＝880220 A ＝4 A ，故C 项正确．由于理想变压器P 入＝I 22r ＋880 W>880 W ，故D 错． 答案：C 6．解析：由图象可知U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，故ω＝2πT＝100π rad/s ，即输入电压u 的表达式u ＝202sin (100πt )V ，所以A 项错误．断开S 2后两灯泡串联，总电压仍为4 V ，所以L 1、L 2均不能正常发光，B 项错误．根据P 入＝P 出＝U 2R可知断开S 2后R 增大，P入变小，C 项错误．若S 1接2，由P ＝U 2R 可得P ＝4220W ＝0.8 W ，故答案为D. 答案：D 7．解析：原线圈的输入电压的有效值为U 1＝3112V ＝220 V ，当单刀双掷开关与a 连接时，U 2＝110U 1＝22 V ， A 正确；当t ＝0.01 s 时，电流表示数不为零，电流表测量的是有效值，B 错误；当单刀双掷开关由a 拨向b 时，U 2′＝15U 1＝44 V ，输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C 正确、D 错误． 答案：AC8．解析：本题考查远距离输电及理想变压器的基本知识．由理想变压器输出决定输入可得，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P 1增大，输入电压U 1为定值不变，升压变压器的匝数不变，输入电压不变，故输出电压U 2不变，由于P 1增大，由P 1＝U 1I 1＝P 2＝U 2I 2可得，I 1增加，P 2、I 2增加，由闭合电路欧姆定律：U 3＝U 2－I 2R ，故U 3减小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U 3减小，U 4减小，A 错误、B 正确；由于用户功率增加，即P 4增加，理想变压器无功率损耗可得：P 3＝P 4，功率P 3也增加，故C 错误、D 正确． 答案：BD 9．解析：由U 1U 2＝n 1n 2知U 1不变时，U 2也不变，故B 错误；由U 3＝U 2－P 1U 2R 知，电站的输出功率突然增大，U 3减小，又U 3U 4＝n 3n 4，故U 4也减小，A 正确；I 1＝P 1U 1＝400 A ，I 2＝ΔPR＝25 A ，I 2I 1＝n 1n 2＝25400＝116，所以C 正确；用10 000 V 高压输电，即U 2′＝10 000 V ，I 2′＝P 1U 2′＝10 A ，ΔP ′＝I 2′2R ＝8×102 W ，所以D 错误．答案：AC 10．解析：线圈Ⅱ两端的电压为：U 2＝n 2n 1U 1＝351 210×220＝6.36 V线圈Ⅲ两端的电压为：U 3＝n 3n 1U 1＝1 9251 210×220 V ＝350 V不计变压器自身的能量损耗，由能量转化和守恒定律 P 1＝P 2＋P 3I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3I 3＝I 1U 1－I 2U 2U 3＝0.066 2 A答案：0.066 2 A 350 V 11．解析：(1)由题图2知ω＝200π rad/s 电压瞬时值u ab ＝400sin(200πt ) V (2)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I 1＝P 1U 1，解得I 1≈0.28 A ⎝⎛⎭⎫或25 A .(3)设ab 间匝数为n 1，则U 1n 1＝U ce n ce ，同理U 1n 1＝U den de由题意知U 2ce R ce ＝U 2de R de ，解得n ce n de ＝R ceR de代入数据得n ce n de ＝43.答案：(1)u ab ＝400sin(200πt ) V(2)0.28 A ⎝⎛⎭⎫或25 A(2)4312．解析：(1)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 ΔE ＝4800 kW·h 终点得到的电能E ′＝E －ΔE ＝7 200 kW·h ， 所以输电效率 η＝E ′E＝60%输电线上的电流 I ＝PU＝100 A 输电线损耗功率 P r ＝I 2r ，其中P r ＝ΔEt＝200 kW得r ＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率P r ＝⎝⎛⎭⎫P U 2r ∝1U 2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 Ω (2)22.4 kV。
《变压器与远距离输电》 学习任务单
《变压器与远距离输电》学习任务单一、学习目标1、理解变压器的工作原理，掌握变压器的基本构造和电压、电流、功率的关系。
2、了解远距离输电过程中存在的问题，掌握降低输电损耗的方法。
3、能够运用所学知识解决变压器和远距离输电相关的实际问题。
二、学习重难点1、重点（1）变压器的工作原理及电压、电流、功率关系。
（2）远距离输电中降低损耗的原理和方法。
2、难点（1）对变压器中电磁感应现象的深入理解。
（2）分析远距离输电线路中的功率损失和电压损失。
三、学习方法1、理论学习通过教材、网络资源等，系统学习变压器和远距离输电的基本理论知识。
2、案例分析研究实际的变压器和远距离输电案例，加深对知识的理解和应用能力。
3、实验探究如有条件，可进行相关的物理实验，直观感受变压器的工作过程和远距离输电的特点。
4、小组讨论与同学组成学习小组，共同探讨学习中遇到的问题，分享彼此的见解和经验。
四、学习内容（一）变压器1、变压器的基本构造变压器主要由铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，一个称为原线圈（初级线圈），另一个称为副线圈（次级线圈）。
2、变压器的工作原理变压器是利用电磁感应原理工作的。
当原线圈中通以交流电流时，在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量穿过副线圈，在副线圈中产生感应电动势。
3、理想变压器的电压与匝数关系理想变压器中，原、副线圈的电压之比等于匝数之比，即 U1 ／ U2 ＝ n1 ／ n2 。
4、理想变压器的电流与匝数关系理想变压器中，原、副线圈的电流之比与匝数成反比，即 I1 ／ I2 ＝ n2 ／ n1 。
5、变压器的功率关系理想变压器输入功率等于输出功率，即 P1 ＝ P2 。
（二）远距离输电1、输电线路的基本构成远距离输电线路主要由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器和用户等部分组成。
2、输电过程中的功率损失（1）功率损失的原因：由于输电导线存在电阻，当电流通过时会产生焦耳热，导致功率损失。
（2）功率损失的计算：P损＝ I²R ，其中 I 为输电电流，R 为输电导线的电阻。
一轮 变压器 远距离输电
故 P线 损 I2 B错 . 2 R 90KW, 3.当 出 现 火 警 时 ， R 小，“串反并同” 示 V 数 减 小 ， C对 . 2减 通 过 n4或 R1的 电 流 I 4增 大 ， n 3 n 4不 变 ， 则 I 3 增 大 ， 故 D错 .
分 析 ： 1.V2示 数 为 6V， 则 灯 泡 的 额 定 电 压 为 6V. P0 灯泡正常发光，则 I0 1A, I2 4I0 4A, 由P 1I 1 P2 得 U0 I1U1 I2 U 2 U1 24V, 故 U U 0 U1 30V Um 2 U 30 2 ,A错 B对 . 2.变 压 器 不 改 变 频 率 ， T 0.02S, f 50Hz, 每 秒 电 流 方 向 改 变 10 0次 ， C错 . 3.功 率 关 系 ：aP 故 D错 . b P0 4P 0 Pa b 5P 0 30W,
3．[匝数比改变，负载不变](多选)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，U1为加在原线圈两端的交变 电压，I1、I2分别为原、副线圈中的电流。下列说法中正确的 是( BC ) A．保持U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小 B．保持U1不变，S由a切换到b，则I2减小 C．保持U1不变，S由b切换到a，则I1增大 D．保持U1不变，S由a切换到b，则变压器的输入功率增大
2 故 输 电 线 上 损 失 的 电率 功： P I r 2 2r 4(
远距离输电问题的处理思路及基本关系
远距离输电问题的处理思路及基本关系
在远距离输电中，输电线路的损耗是一个重要问题。
为了正确处理该问题，需要画出输电过程示意图，并标出各物理量。
输电线路上的损耗功率可以通过计算得到，其中输电线路电流的大小和输电电压的关系是一个重要的基本关系。
2)基本关系问题：
在处理远距离高压输电问题时，需要考虑多个基本关系，如功率关系、电压、电流关系等。
这些基本关系可以通过示意图来表示，例如图1中的基本关系。
在计算时，需要注意各个物理量之间的关系，以确保计算结果的正确性。
3)变压器问题：
在远距离输电中，变压器是一个重要的组成部分。
升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比可以通过计算得到。
在
计算中，需要注意变压器的效率和功率损耗问题，以确保输电过程的稳定性和安全性。
4)用户得到的电功率问题：
在远距离输电中，用户得到的电功率是一个重要的问题。
用户得到的电功率可以通过计算得到，其中需要考虑输电线路的损耗、变压器的效率等因素。
为了确保用户得到的电功率稳定可靠，需要对输电过程进行全面的计算和分析。
一轮复习 变压器_远距离输电
理想变压器 Ⅰ(考纲要求)
【思维驱动】 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Байду номын сангаас、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 图10-2-1 5匝线圈，如图10-2-1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，该变压器烧坏 前的原、副线圈匝数分别为( B )．
A．1 100,360 C．2 200,180
B．1 100,180 D．2 200,360
【知识存盘】
1．构造：如图10-2-2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．
10-2-2 (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．
显得暗些．这是因为用电高峰时( )． A．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端 的电压较低 B．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯 的电流较小 C．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损 失的电压较大
D．供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每
盏灯的电流小
IR
I2 R
P ＝U2R
变压器的动态分析 1．根据题意弄清变量与不变量． 2．弄清变压器动态变化的决定关系．
(1)原线圈与副线圈电压的决定关系．
(2)输入功率与输出功率的决定关系． (3)原线圈与副线圈电流的决定关系．
3．基本思路程序
P1＝P2I1U1＝I2U2 I2 ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― → 决定
出功率(副线圈有多个绕组)
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。
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变压器
[教学目标]
1、 了解变压器的构造与原理、理解变压器的电压关系与功率关系。
2、 用演示可拆变压器得到变压器变压规律。
3、 体验实验动手的乐趣，培养动手和观察能力。
[教学重点难点]
电压关系与功率关系的理解与应用
[教学过程]
一、变压器
变压器的构造: 原线圈 、副线圈 、铁芯 2．电路图中符号
二、变压器的工作原理
在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫互感现象
铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在铁芯内部，提高变压器的效率
三、理想变压器的规律
理想变压器特点：（1）变压器铁芯内无漏磁（2）原、副线圈不计内阻
2、电压关系 （1）无论副线圈一端空载还是有负载都适用
（2）输出电压U 2由输入电压U 1和原、副线圈的匝数比共同决定
若n 1＞n 2，则U 1＞U 2为降压变压器 若n 1＜n 2， 则U 1＜U 2
为升压变压器 3、功率关系P 入=P 出
补充
1、一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电流关系
（1）电压关系： （2）电流关系
根据P 入=P 出，I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3 I 1n 1=I 2n 2+I 3n 3
2、U 、I 、P 的决定关系
一个确定的变压器，输出电压U 2由输入电压U 1决定
输入功率P 1由输出功率P 2决定，用多少电能就输入多少电能
若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率也为零
3、负载发生变化引起变压器电压、电流变化的判断方法
（1）先要由U 1/U 2=n 1/n 2，判断U 2变化情况
（2）判断负载电阻变大或变小
（3）由欧姆定律确定副线圈中的电流I 2的变化情况
（4）最后由P 入=P 出判断原线圈中电流I 1的变化情况
[例题]
例1：一台变压器原线圈输入380V 电压后，副线圈输出电压为19V ，若副线圈增加150匝，输出电压增加到38V ，则变压器原线圈的匝数为多少匝？
例2、如图27—3所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=4∶1，当导线AB 在匀强磁
21
21n n U U =2121n n U U =2121n n U U =3131n n U U =32
32n n U U =
场中作匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数为12mA，则电流表2的示数为（）A．3mA
B．48mA
C．与R的阻值有关
D．0
例3.如图所示理想变压器原、副线圈的匝数比为N1：N2=2：1，原
线圈接220 V交流电源，副线圈接额定功率为20 W的灯泡L，灯
泡正常发光．当电源电压降为180 V时，求：
（1）灯泡实际消耗的功率？
题9
（2）此时灯泡中的电流是多少？
例4.如图所示的理想变压器,输入电压U1 =220伏，各线圈匝
数之比n1:n2: n3=10:5:1。
R2=110欧, 测得通过R3的电流I3
=2A。
求：流经电阻R2及初级线圈中的电流强度I2 和I1各为
多少？
例5.如图所示，一个理想变压器（可视为理想变压器）的原线
圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，
使它正常发光，为了安全，需要原线圈回路中接入熔断器，使
副线圈电路中电流超过12mA时，溶丝便熔断.
(1)溶丝的熔断电流是多大？
(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？
[练习]
1.对于理想变压器下，下列说法中正确的是 ( )
A.原线圈的输入功率，随副线圈输出功率增大而增大
B.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大
C.原线圈的电压，不随副线圈输出电流变化而变化
D.当副线圈电流为零时，原线圈电压为零
2.如图所示，理想变压器的输入端电压u=311 sin100 πt(V) ，原
副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ；若图中电流表读数为 2 A ，则
( )
A.电压表读数为 220 V
B.电压表读数为 22 V
C.变压器输出功率为 44 W
D.变压器输入功率为 440 W
3.如图所示， M 为理想变压器，电源电压不变，当变阻器的滑动
头 P 向上移动时，读数发生变化的电表是 ( )
A.A1
B.A2
C.V1
D.V2
4.如图所示，一理想变压器初次级线圈的匝数比为3:1，次级接
三个相同的灯泡，均能正常发光，初级线圈中串有一个相同的
灯泡L，则 ( )
A.灯L也能正常发光
B.灯L比另三灯都暗
C.灯L将会被烧坏
D.不能确定
5.如图所示，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 ( )
A.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
6.一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n 1和n 2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U 1和U 2，I 1和I 2，P 1和P 2，已知n 1＞n 2，则（ ）
A.U 1＞U 2，P 1＜P 2
B.P 1=P 2，I 1＜I 2
C.I 1＜I 2，U 1＞U 2
D.P 1＞P 2，I 1＞I 2
7.如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a 、b 表示电表，已知电压比
为100，电流比为10，电压表的示数为220V ，电流表的示数为10A ，
则 ( )
A.a 为电流表，b 为电压表
B.a 为电压表，b 为电流表
C.线路输送电功率是2200W
D.线路输送电功率是2.2×106W
8.有一台理想变压器，原副线圈的匝数之比为n 1:n 2=2:1，原线圈上交
流电源的电压u=2202sin100（πt ），Q 为保险丝，其额定电流为
1A ，R 为负载电阻，如图所示，变压器正常工作时R 的阻值 ( )
A.不能低于55Ω
B.不能高于55Ω
C.不能低于77Ω
D.不能高于77Ω
9.将输入电压为220V 、输出电压为6V 的理想变压器改绕成输出电压为30V 的变压器，副线圈原来是30匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增绕的匝数为 ( )
A.120匝
B.150匝
C.180匝
D.220匝
10.如图所示，理想变压器初、次级线圈的匝数之比n 1:n 2=2:1，且分别
接有完全相同的纯电阻，电源的电压为U ，则次级线圈的输出电压为
( )
A.2U
B.3U
C.U 52
D.U 4
3 11.如图所示，为一理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的电压，I 1为原线圈中的电流，则 ( )
A.保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 时，I 1将增大
B.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 合到a 时，R 消耗的功率增小
C.保持U 1不变，S 合在a 处时，使P 上滑，I 1将增大
D.保持P 的位置不变，S 合到a 处时，若U 1增大，I 1将增大
12．钳形电流表的外形和结构如图（a ）所示。
图（a ）中电流表
的读数为1.2A 。
图（b ）中用同一电缆线绕了3匝，则
A.这种电流表能测直流电流，图（b ）的读数为2.4A
B.这种电流表能测交流电流，图（b ）的读数为0.4A
C.这种电流表能测交流电流，图（b ）的读数为3.6A
D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b ）的读数为3.6A
13.理想变压器原线圈接交变电压，副线圈由粗、细环如图所示方式连接，已知细环电阻是粗环电阻的2倍，当细环套在铁芯上时,a.b 两点的电压为1.2 V .现
图示连接处a 、b 两点的电压为多少 V.
图（a ） A 铁图（b ）
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