变压器-远距离输电

变压器-远距离输电

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：电流磁效应、电磁感应。

3．基本关系式

(1)功率关系：P入＝P出。

(2)电压关系：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＋…＋U n I n 。

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。 二、远距离输电

1．输电过程(如图2所示)

图2

2．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 。

3．电压损失

(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR

4．功率损失

(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝

⎛⎭⎪⎪⎫P U 2R 5．输送电流

(1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U ′R 。

高频考点一 理想变压器基本关系的应用

例1．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图2所示．设副线圈回路中电

阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )

A ．U ＝66 V ，k ＝19

B ．U ＝22 V ，k ＝19

C ．U ＝66 V ，k ＝13

D ．U ＝22 V ，k ＝13

【变式探究】用220 V 的正弦交流电通过理

想变压器对一负载供电，变压器输

出电压是110 V ，通过负载的电流

图象如图3所示，则( )

A ．变压器输入功率约为3.9 W

B ．输出电压的最大值是110 V

C ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2

D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin (100πt

＋π2

) A 【举一反三】如图，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )

A.电流频率为100 Hz

B.的读数为24 V

C.的读数为0.5 A

D.变压器输入功率为 6 W

【变式探究】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

【方法规律】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．

高频考点二理想变压器的动态分析

例2．如图9所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()

A．电压表V1示数增大

B．电压表V2、V3示数

均增大

C．该变压器起升压作用

D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动

【变式探究】(多选)如图10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R0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()

A．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

【举一反三】(多选)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为

U ab和U cd，则()

A．U

∶U cd＝n1∶n2

B．增大负载电阻的阻值R，

电流表的读数变小

C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压U cd 越大

D．将二极管短路，电流表的读数加倍【变式探究】图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电．图甲中R t为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．则下列说法正确的是()

图12

A．图乙所示电压的瞬时值表达式为u＝