变压器与电能的输送.ppt

变压器与电能的输送 * 【教法探析】 一、变压器原理 1．构造和原理 (如图) (1)主要构造：由________、 _______和_________ 组成． (2)工作原理：电磁感应的______现象． 原线圈 副线圈 闭合铁芯 互感 输出功率 * 降压 升压 4．几种常用的变压器 (1)自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如图甲、乙所示． (2)电压互感器：属于降压变压器，并联在电路中，用于测高电压，如图丙所示． (3)电流互感器：属于升压变压器，串联在电路中，用于测大电流，如图丁所示 * 横截面积 电阻率 I2R线 * 输电电压 【学法导引】 一、理想变压器原、副线圈基本量的关系 * 基本 关系 功率 关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 电压 关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多少无关 电流 关系 只有一个副线圈，电流和匝数成反比 多个副线圈，由输入功率和输出功率相等确定电流关系 频率 关系 原、副线圈中交流电的频率相等 制约 关系 电压 副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定 功率 原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定 电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定 * 【名师点睛】　(1)基本关系中U1、U2、I1、I2均指有效值． (2)理想变压器最基本的规律：一是电压关系，对应规律是法拉第电磁感应定律；二是功率关系，对应规律是能量守恒定律；而电流关系是以上两个关系推导出来的． 例1.如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为5∶1，正弦交流电源的内阻不计，电阻R2＝4 Ω，其消耗的功率为P2＝100 W，则(　　) * A．R1消耗的功率为100 W B．R1、R2中的电流之比为1∶5 C．原线圈两端电压的有效值为100 V D．交流电源的输出功率等于变压器的输出功率 * 二、理想变压器的动态分析 1．理想变压器的几个因果关系 当理想变压器的匝数比不变时，如图所示，各量相互关系如下： * (2)输出电流I2决定输入电流I1.在输入电压一定的情况下，输出电压U2也被完全确定，当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大． (3)输出功率P2决定输入功率P1.理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P1＝P2，在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则变压器的输出功率P2＝I2U2减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2＝I2U2增大，则输入功率P1也将增大． 2．动态分析问题的思路程序可表示为： * 【名师点睛】　(1)对于电源，原线圈相当于用电器；对于用电器，副线圈相当于电源． (2)对理想变压器注意能量守恒定律的应用． 例2.如图所示的电路中，变压器初级线圈匝数n1＝1000匝，次级线圈有两个，匝数分别为n2＝500 匝，n3＝200 匝，分别接一个R＝55 Ω的电阻，在初级线圈上接入U1＝220 V的交变电流．求： (1)两次级线圈输出电功率之比； (2)初级线圈中的电流． * 【思路点拨】 * 【题后反思】　对于有两组以上的副线圈的变压器，电压与匝数成正比关系仍成立，而电流与匝数成反比的规律不再成立．但在任何情况下电流的关系都可以根据变压器的输入功率等于输出功率进行求解，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…. * 三、高压输电问题的分析 1．对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析． 2．远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)： * * 例3.某学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1 Ω，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V,40 W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，则 (1)输电线上损耗的电功率多大？ (2)发电机的输出功率多大？ (3)发电机的电动势多大？ * 【思路点拨】　解答本题时可按以下思路分析： (1)根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程，如图所示 * (2)升压变压器的输出功率为 P′1＝PR＋P′2＝5424 W 而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率 P出＝P1＝P′1＝5424 W． * (3)降压变压器上的输入电压U2＝4U′2＝880 V 输电线上的电压损失为UR＝IRR＝24 V 因此升压变压器的输出电压为 U′1＝UR＋U2＝904 V 升压变压器的输入电流为I1＝4IR＝24 A 发电机的电动势 E＝U1＋I1r＝226 V＋2