第二课时变压器电能的输送.ppt

第,*,页,第,*,页,单击此处编辑母版标题样式,Wwwwwwwwwwwwwwwwww,wwwwwwwwww,第二级,第三级,第四级,第五级,第二课时 变压器 电能的输送,第一关,:,基础关 展望高考,基础知识,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,其中一个线圈与电源相接,另一个线圈与负载,(,工作电路,),相接,前者称为原线圈或初级线圈,后者称为副线圈或次级线圈,.,当在原线圈上加交变电源时,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变磁通量,磁通量通过铁芯也穿过副线圈,磁通量的变化在副线圈上产生感应电动势,.,若副线圈上接有负载形成闭合电路,有交变电流通过时,也会产生磁通量通过铁芯穿过原线圈,在原线圈上产生感应电动势,.,这样原,副线圈在铁芯中磁通量发生了变化,从而发生互相感应,(,称为互感现象,),产生了感应电动势,.,归纳为,:,(1),互感现象是变压器的工作基础,其实质是电磁感应现象,.,(2),若在原线圈上加交流电压,副线圈上空载,(,开路,),则副线圈上存在感应电动势,.,(3),变压器改变电压的作用只适用于交变电流,不适用于恒定电流,.,活学活用,1.,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,：,1,B.,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,：,1,D.,正常工作时原,副线圈的输入,输出功率之比为,1,：,1,解析,:,此题考查的是对变压器原理的掌握,对理想变压器,B,选项认为无磁通量损漏,因而穿过两个线圈的交变磁通量相同,磁通量变化率相同,因而每匝线圈产生的感应电动势相等,才导致电压与匝数成正比,.D,选项认为可以忽略热损耗,故输入功率等于输出功率,.,答案,:BD,二,电能的输送知识讲解,(1),减少电能损耗的方法据,P,损,=I,2,R,可知,减小输电线路上功率损失的方法主要有两种,:,减小输电线的电阻,R,据,R=a.,减小输电线长度,L:,由于输电距离一定,所以在实际中不可能用减小,L,来减小,R.b.,减小电阻率,:,目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料,.c.,增大导线的横截面积,S:,这要多耗费金属材料增加成本,同时给输电线的架设带来很大的困难,.,减小输电电流,I,据,a.,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少损耗的目的,.b.,提高输电电压,U:,在输送功率,P,一定,输线电阻,R,一定的条件下,输电电压提高到原来的,n,倍,据,P,损,=(),2,R,知,输电线上的功率损耗将降为原来的,根据以上分析知,采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效,最经济的措施,.,(2),远距离高压输电的几个基本关系,(,以图为例,):,功率关系,P,1,=P,2,P,3,=P,4,P,2,=P,损,+P,3,电压,电流关系,U,2,=U+U,3,I,2,=I,3,=I,线,.,活学活用,2.,远距离输送一定功率的交流电,若输送电压升高为原来的,n,倍,关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是,()A.,输电线上的电功率损失是原来的,B.,输电线上的电功率损失是原来的,C.,输电线上的电压损失是原来的,D.,输电线上的电压损失是原来的,解析,:,根据由,P=IU,得 导线上损失功率,P,损,=I,2,R=,因输送功率一定,P,损,跟输送电压的平方成反比,;U,损,.,跟输送电压成反比,.,所以正确选项为,BC.,答案,:BC,第二关,:,技法关 解读高考,解题技法,一,变压器各量变化问题的分析,技法讲解,处理这类问题的关键是要分清变量和不变量,弄清理想变压器中“谁决定谁”的问题,在理想变压器中,U,2,由,U,1,和匝数比决定,;I,2,由,U,2,和负载决定,;I,1,由,I,2,和匝数比决定,.,注意因果关系,对电压而言,有,U,入,才有,U,出,输入决定输出,而对电流、功率而言,则是有,I,出,、,P,出,才有,I,入,、,P,入,输出决定输入,.,当理想变压器的原副线圈的匝数不变时,如果变压器的负载发生变化,可依据以下原则判定,如图所示,.,(1),输入电压,U,1,决定输出电压,U,2,.,这是因为输出电压,U,2,=U,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),输出电流,I,2,决定输入电流,I,1,在输入电压,U,1,一定的情况下,输出电压,U,2,也被完全确定,.,当负载电阻,R,增大时,I,2,减小,则,I,1,相应减小,;,当负载电阻,R,减小时,I,2,增大,则,I,1,相应增大,.,在使用变压器时,不能使变压器次级短路,.,(3),输出功率,P,2,决定输入功率,P,1,理想变压器的输出功率与输入功率相等,即,P,2,=P,1,.,在输入电压,U,1,一定的情况下,当负载电阻,R,增大时,I,2,减小,则变压器输出功率,P,2,=I,2,U,2,减小,输入功率,P,1,也将相应减小,;,当负载电阻,R,减小时,I,2,增大,变压器的输出功率,P,2,=I,2,U,2,增大,则输入功率,P,1,也将增大,.,典例剖析,【,例,1】(,江苏高考题,),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,P,是滑动变阻器,R,的滑动触头,U,1,为加在原线圈两端的交变电压,I,1,I,2,分别为原线圈和副线圈中的电流,.,下列说法正确的是,(),A.,保持,P,的位置及,U,1,不变,S,由,b,切换到,a,则,R,上消耗的功率减小,B.,保持,P,的位置及,U,1,不变,S,由,a,切换到,b,则,I,2,减小,C.,保持,P,的位置及,U,1,不变,S,由,b,切换到,a,则,I,1,增大,D.,保持,U,1,不变,S,接在,b,端,将,P,向上滑动,则,I,1,减小,答案,BC,二,远距离输电问题,技法讲解,在求解远距离输电的有关问题时,常会涉及到较多的物理量,应特别注意各物理量的对应性,所以对远距离输电问题一定要先画出过程图再分析,可以保证思路通顺流畅避免混乱出错,.,另外针对输电过程中因物理量较多,易发生混乱的特点,把各物理量在图中标出可以使物理意义条理清晰,.,远距离输电过程的示意图,(,如图所示,),由图可知,:P,1,=P,2,I,2,=I,3,P,3,=P,4,P,损,=I,2,2,2r=I,3,2,2r=P,1,-P,4,.,(1),升压变压器的输出电流和输电线上的电压损失,功率损失,是联系两个变压器的纽带,解题时要抓住这个“纲”,然后根据和其他相关量的联系按相应规律列式求解,.,(2),输电导线上损失的电能和输出电压的平方成反比,输出电压提高,n,倍,导线上电能的损失就减为原来的,(3),在计算远距离输电线路的功率损耗时常用关系式,P,损,=I,线,2,R,线,计算,其原因是,I,线,较易求出,;I,总,=I,线,=P,总,/U,总,;,而,P,损,=U,线,I,线,或,P,损,=U,线,2,/R,线,则不常用,其原因是在一般情况下,U,线,不易求出,且易把,U,线,和,U,总,相混淆而造成错误,.,典例剖析,【,例,2】,有一台内阻为,1,的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器匝数之比为,1,：,4,降压变压器的匝数之比为,4,：,1,输电线的总电阻,R=4,全校共有,22,个班,每班有“,220 V 40 W”,的灯,6,盏,若保证全部电灯正常发光,则,(1),发电机输出功率多大,?,(2),发电机电动势多大,?,(3),输电效率多少,?,(4),若使用灯数减半并正常发光,发电机输出功率是否减半,?,解析,发电机的电动势,E,一部分降在电源内阻上,即,I,1,r,另一部分为发电机的路端电压,U,1,升压变压器副线圈电压,U,2,的一部分降在输电线上,即,I,2,R,其余的就是降压变压器原线圈电压,U,2,而,U,3,应为灯的额定电压,U,额,具体计算由用户向前递推即可,.,(1),对降压变压器,:U,2,I,2,=U,3,I,3,=,nP,灯,=22640 W=5 280 W,而,U,2,=U,3,=880 V.,所以,I,2,=A=6 A.,对升压变压器,:U,1,I,1,=U,2,I,2,=I,2,2,R+U,2,I,2,=(6,2,4+5 280)W=5 424 W,所以,P,出,=5 424 W.,(2),因为,U,2,=U,2,+I,2,R=(880+64)V=904 V.,所以,U,1,=904 V=226 V.,又因为,U,1,I,1,=U,2,I,2,所以,I,1,=4I,2,=24 A,所以,E=U,1,+I,1,r=(226+241)V=250 V.,答案,(1)5424 W (2)250 V (3)97%(3),不减半,第三关,:,训练关 笑对高考,随堂,训练,1.,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,U,2,D.P,1,P,2,I,1,I,2,解析,:,对理想变压器来说,穿过原副线圈的磁通量的变化率一定相等,由法拉第电磁感应定律可得 由题给条件,n,1,n,2,得,U,1,U,2,.,理想变压器不考虑能量损耗,则有,P,1,=P,2,.,由于题给变压器为单个副线圈的变压器,则,I,1,U,1,=I,2,U,2,成立,所以,I,1,I,2,.,综合上述分析可知,BC,两项对,.,答案,:BC,2.,一理想变压器初、次级线圈匝数比为,3,：,1,次级接三个相同的灯泡,均能正常发光,在初级线圈接一个相同的灯泡,L,如图所示,则,(),A.,灯,L,也能正常发光,B.,灯,L,比另三灯都暗,C.,灯,L,将会烧坏,D.,灯,L,时亮时暗,解析,:,分析此题应从变压器的电流关系来考虑,;,原、副线圈中的电流比,I,1,：,I,2,=1,：,3,副线圈后面每灯的电流与其额定电流为,:I,额,=,故,I,L,=I,1,=I,额,所以灯,L,也正常发光,.,答案,:A,3.,如图甲所示是日光灯的电路图,它主要由灯管,镇流器和启动器组成的,镇流器是一个带铁芯的线圈,启动器的构造如图乙所示,为了便于启动,常在启动器的两极并上一纸质电容器,C,某教室的一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮的情况,经检查,灯管是好的,电压正常,镇流器无故障,其原因可能是,(),A.,启动器两脚与启动器底座接触不良,B.,电容器,C,断路,C.,电容器,C,击穿而短路,D.,镇流器自感系数,L,太大,答案,:C,4.,国家重点项目工程,750,千伏兰州至银川西电东输工程完成塔基建设,.9,月底全线架通,.,远距离输送交流电都采用高压输电,采用高压输电的优点是,(),A.,可节省输电线的铜材料,B.,可根据需要调节交流电的频率,C.,可减少输电线上的能量损失,D.,可加快输电的速度,解析,:,由,P=IU,得,I=,输送的电功率,P,一定,采用高压输电,U,大则,I,小,由,P,线,=I,2,r,在要求输电损耗一定的情况下,就可以选电阻率略大一点的材料作导线,;,若输电线确定,则可以减少输电线上的能量损失,故选项,AC,正确,.,交流电的频率是固定的,不需要调节,输电的速度是就是电磁波的传播速度,是一定的,故选项,BD,不正确,.,答案,:AC,5.,如图所示,MN,和,PQ,为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨,垂直导轨放置的金属棒,ab,与导轨接触良好,在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场,导轨的,NQ,端接理想变压器的初级线圈,理想变压器的输出端有三组次级线圈,分别接有电阻元件,R,电感元件,L,和电容元件,C.,若用,I,R,I,L,I,C,分别表示通过,RL,和,C,的电流,不考虑电容器的瞬间充放电,则下列判断中正确的是,(),A.,若,ab,棒匀速运动,则,I,R,0,I,L,0,I,C,=0,B.,若,ab,棒匀加速运动,则,I,R,0,I,L,0,I,C,=0,C.,若,ab,棒做加速度变小的加速运动,则,I,R,0,I,L,=0,I,C,=0,D.,若,ab,棒在某一中心位置附近做简谐运动,则,I,R,0,I,L,0,I,C,0,解析,:,当,ab,棒匀速运动时,根据公式,E=,Blv,可知电动势,E,恒定,则原线圈中有恒定的电流通过,产生稳定的磁场,通过副线圈的磁通量不变,那么副线圈上不产生感应电动势,无电压,则,I,R,=I,L,=I,C,=0,A,错误,.,当,ab,棒匀加速运动时,产生的电动势均匀增加,原线圈的电流均匀增大,产生的磁场均匀增强,则副线圈中的磁通量均匀增大,副线圈就会产生一个恒定的电压,那么,I,R,0,I,L,0,I,C,=0,B,正确,.,当,ab,棒做加速度变小的加速运动时,ab,棒产生的电动势变化越来越慢,同理可知在副线圈上将产生一个逐渐减小的电压,则,I,R,0,I,L,0,而电容器要不停的放电而使,I,C,0,故,C,错误,.,当,ab,棒做简谐运动时,ab,棒将产生正弦或余弦式交变电流,在副线圈上也将感应出正弦或余弦式交变电压,从而,I,R,0,I,L,0,I,C,0,D,正确,.,答案,:BD,