变压器和远距离输电

高三物理变压器和远距离输电

【学习目标1】

（1）了解变压器的构造及工作原理。

（2）探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数关系，电流与匝数关系。 （3）体会理想化模型在物理学研究中的重要性。 【自主复习1】 一、变压器 1．主要构造

变压器是由 和绕在铁芯上的两个 组成的，如图1所示．

(1)原线圈：与 连接的线圈，也叫 线圈． (2)副线圈：与 连接的线圈，也叫 线圈． 2．工作原理

(1)交变电流通过原线圈时，在铁芯中产生交变的 ，铁芯中就有变化的

(2)变化的磁通量在副线圈中产生 ，所以原副线圈

导线尽管不相连，却可通过变化的磁场把 从初级线圈传到次级线圈． (3) 是变压器工作的基础． 3．理想变压器

不考虑漏磁和因线圈电阻、铁芯涡流产生的焦耳热的变压器，即它的输入功率和 相等． 4．基本关系式

(1)功率关系： (2)电压关系： (3)电流关系：

远距离输电中的功率关系：P输＝ 自主学习1——理想变压器原、副线圈基本量的关系 【问题展示】

变压器原理图如图2所示，思考并尝试回忆以下问题： (1)变压器的工作原理是什么？

(2)原、副线圈的电流、电压，电流的频率有什么关系？

(3)副线圈的电压U2由谁决定？

(4)原线圈的电流I1及输入功率P1由谁决定？ 【归纳】

变压器原、副线圈基本量的关系：

①功率关系： ②电压关系： ③电流关系： ④频率关系

1

例1 如图6所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数 为0.20 A．下列判断中正确的是 ( )

A．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1

B．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1 C．电流表A2的示数为1.0 A D．电流表A2的示数为0.4 A

【练1】一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、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5匝线圈，如图3所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为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 A．1 100,360 B．1 100,180 ( ) 图3 C．2 200,180 D．2 200,360

【练2】一台变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( ) A. 36匝 B. 72匝 C. 720匝 D. 1440匝

【练3】理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V的电池上，则副线圈两端电压为 （ ） A.36 V

B.6 V C.1 V

D.0 V

【练4】一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2，I1和I2，P1和P2，已知n1＞n2，则（ ） A.U1＞U2，P1＜P2 B.P1=P2，I1＜I2 C.I1＜I2，U1＞U2 D.P1＞P2，I1＞I2 4．下列关于理想变压器的说法中，正确的是 ( )

A．输入功率等于输出功率 B．输送的电能经变压器先转化为磁场能,再转化为电能

C．输送的电能经变压器先转化为电场能,再转化为电能 D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去

【练5】如图7所示，理想变压器原线圈接u＝2202sin 100πt V的正弦交流电源，图中电流表内阻不计．副线圈接入“110 V

60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光．下列说法正确的是 ( )

A．原线圈中的输入功率为60 W

B．通过灯泡的电流的频率为50 Hz 图7 32

C．电流表的示数为 A

22

D．理想变压器原、副线圈匝数之比为22∶1

2

例2 如图8所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S闭合时 ( ) A．交流电压表V2和V3的示数一定都变小 B．交流电压表V3的示数变小

C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定变大 D．只有A1的示数变大

图8 【练1】为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图4所示．当开关S闭

合后 ( )

A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 图4 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大

D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变

【练2】如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡L1和L2。导线的等效电阻为R。现将原来断开的开关S闭合，若变压器原线圈两端的电压保持不变，则下列说法中正确的是 （ ）

A．副线圈两端的电压不变 B．通过灯泡L1的电流增大 C．原线圈中的电流减小 D．变压器的输入功率减小 【练3】如图所示，是街头变压器通过降压给用户供电的示意图，变压器输入电压是市区电网的电压，不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小，滑动片向下移。当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？

【练4】四只完全相同的灯泡和变压器如图连接在交流电源上，四只灯泡的实际功率都相同

求：(1)三线圈的匝数之比n1: n2: n3；

(2)若灯泡L4的灯丝突然断开，分析其它三只灯的亮度变化情况

3

【学习目标2】

1．了解远距离输电的原理

2．理解U输、U线、U用、P输、P线、P用、I输、I线、I用 概念及相互关系。

【自主复习2】

1．根据P损＝ ，降低输电损耗有两种方法(1) ．(2)减小输电导线中的 ：在输送功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高 2．远距离输电的功率损失

输送功率一定时，线路电流I＝ ，输电线上损失功率 3.远距离高压输电示意图如图5所示：思考分析以下问题： (1)在输电线上的电压损失、功率损失如何计算？U2 和U3，P2和P3相等吗？

(2)U1与U2、I1与I2、U3与U4、I3与I4各有什么关系？

例3从发电站输出的功率为200kw，输电线的总电阻为0.05，用110v和11kv两种电压输电，输电线上由电阻造成的电压损失各是多少伏。

【练1】某电站向某地输送5000kw的电功率，输电导线上损失的电功率为100kw，若把输电电压提高到原来的10倍，同时将输电导线的横截面积减为原来的一半，那么输电导线上损失的电功率为：

A 0.5 B 1.0 C 2.0 D 5.0

【练2】用6600伏和220伏两种电压输电，若输送的电功率；输电导线的长短；粗细及电阻率相同，则低压输电线与高压输电线上损失的电功率之比是： A 1：900 B 900：1 C 1：30 D 30：1

【练3】中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为 ( )

PP

A. B. C．2P D．4P 42【练4】、如果用220v和11kv两种电压来输电，设输送的电功率，输电线上的功率损失，导线的长度和电阻率都相同，求导线上的横截面积之比。

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