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1、第十二章 电能的输送与变压器,1.对理想变压器问题应从电磁感应的本质、电压比、功率的关系来分析求解； 2.掌握输送电能过程中电能损失的计算方法和提高输电效率的方法。,学案 电能的输送与变压器,考点1 变压器,1.理想变压器原、副线圈基本量的关系,2.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心内，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都和匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，线圈两端的电压等于电动势
2、，故每组线圈两端的电压都与匝数成正比。 当然，以上结论成立的前提条件是必须在“口”字形变压器铁心上的情景。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。,(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)对理想变压器应注意能量守恒定律的应用。 (3)我们经常应用的变压器公式是根据“口” 字型铁心变压器推出的，做题时要注意给出的变压器是否为“口”字型铁心变压器，若不是应根据变压器原理进行推导各物理量的关系。,【例1】如图所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1 为原线圈中的电流，则(
3、 ) A.保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大 B.保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率减小 C.保持U1不变，S合在a处，当P上滑时，I1将增大 D.保持P的位置不变，S合在a处，当U1增大时，I1将增大,【点拨】分析这类问题的基本思路： (1)首先抓住各量的决定因素：U1由电源决定，U2由输入电压U1及匝数比决定：U2=(n2/n1)U1；I2由输出电压U2及负载电阻R决定：I2=U2/R；I1由I2及匝数比决定：I1=(n2/n1)I2。 (2)然后利用直流电路中的动态分析方法即可。,ABD,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
4、器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2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U1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U1不变，S由a切换到b，则I2减小C.保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大D.保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小,BC,1,【解析】对多输出端变压器常常用电压关系、功率关系列式求解。 理想变压器不计能量损耗有 P入=P出，即P1=PL1PL2 又U1/UL1=n1/n2， 得U1=(n1/n2)UL1=120 V， I1U1=PL1PL2 I1=(PL1PL2)/U1=6
5、/120 A=0.05 A。,【例2】如图所示，理想变压器原线圈匝数为1000匝，两 个副线圈匝数分别为50 匝和100匝，L1是“6 V，2 W” 的小灯泡，L2是“12 V，4 W”的灯泡，当n1接上交流 电源时，L1、L2均正常发光，求原线圈中的电流强 度I1。,【点拨】多输出端(两个或两个以上副线圈)变压器中，电压比仍保持为线圈匝数比，即U1:U2:U3=n1:n2:n3，但电流比不再保持匝数反比关系，解决这个题型，除了应用电压比等于匝数比外，还应利用P1=P2+P3+P4+，即输入功率等于总输出功率。,2,如图所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n1:n2:n3=10:5:1，其中n
6、1接到220 V的交流电源上，n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路。已知通过电阻R3的电流I3=2 A，电阻R2=110 ，求通过电阻R2的电流和通过原线圈的电流。,【答案】1 A 0.7 A,考点2 电能的输送,1.远距离输电的分析技巧 远距离输电时，由于输电线路上存在电阻，根据电流热效应Q=I2Rt，总有一部分电能损失在输电线路上。减小线路上的电能损失，有两种方法：一是减小导线上的电阻；二是减小输电线上通过的电流。,(1)输电过程的电压关系：,(2)输电过程功率的关系：,根据P=UI可知，通过减小输电线路的电流，可减少输电线路的能量损失，即采用高压输电，这是减少线路电能损失的有效方法
7、(如图)。,(1)有关远距离输电问题，应先画出远距离输电的示意图，并将已知量和待求量写在示意图的相应位置。 (2)抓住输电的两端电源和用电器；分析一条线输电线；研究两次电压变换升压和降压。 (3)以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立回路，各回路分别用欧姆定律、串、并联的特点及电功、电功率等公式进行计算，联系各回路的是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率等于输出功率的关系。,2.远距离输电问题中功率损耗的计算 在远距离输送电能问题中，计算线路功率损耗时常用关系式P损=I线2R线，其原因是I线较易由公式I线=P输/U输求出，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
8、，U线不易求出，且易把U线和U输相混淆而造成错误。 远距离输电中的功率关系：P输=P损+P用户。,【例3】发电站的电源通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果 升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。 (1)画出上述输电全过程的原理图； (2)发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝 数比为1:25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流； (3)若输电导线中的电功率损失为输电功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压 器原线圈两端的电压； (4)计算降压变压器的输出功率。,【解析】 (1)如下图所示。 (2)对升压变压器，据公式U1
9、/U2=n1/n2有U2= U1=25250 V=6250 V,P1=P2,I2=P2/U2=100000/6250 A=16 A。 (3)因为P线=I22R线，又P线=0.04P1， 所以R线= = =15.625 。 因为U=U2-U3=I2R线，所以U3=U2-I2R线=6250 V-1615.625 V=6000 V。 (4)P4=P1-P线=0.96P1=0.96100000W96 kW。,【点拨】求解远距离输电的关键是： (1)熟悉“交流发电机升压变压器输电线降压变压器用电户”这一过程。并画出这一过程的示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上； (2)远距离输电常用分析公式 输电电流： I2=P2/U2=P3/U3=(U2-U3)/R线 输电导线损失的电功率： P损=P2-P3=I22R线=(P2/U2)2R线 输电导线损耗的电压U线=U2-U3=I2R线=(P2/U2)R线。,3,一台交流发电机的额定输出功率P=4.0103 kW，以400 V电压将其接在升压变压器上向远方输电。输电导线的总电阻为10 ，允许输电线损失的功率为输出功率的10%，问：(1)升压变压器的变压比应为多大？(2)为了使远方用电器能得到220 V的工作电压，降压变压器 的变压比应为多大？,【答案】(1)1:50 (2)900:11,
