变压器远距离输电(课堂PPT)

高三总复习 物理 (人教版)
►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．
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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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．
高三总复习 物理 (人教ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)
(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；
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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
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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[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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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
►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
(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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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．
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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；
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)?
►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
考点二 远距离输电问题 ►基础梳理◄ 1．目的：输送电能 2．关键：减少输电线上电能的损失，P耗＝I2R线 3．措施：(1)减少输电线的电阻R线，例如加大导线 的横截面积、采用电阻率小的材料做导线； (2)提高输电电压，减小输电电流．
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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：