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1、1变压器的构造变压器的构造：如图如图1021；变压器是由；变压器是由 和绕在铁芯上和绕在铁芯上 的的 组成的组成的 (1)原线圈：原线圈：与交流电源连接的线圈与交流电源连接的线圈，也叫，也叫 线圈线圈 (2)副线圈：副线圈：与与 连接的线圈连接的线圈，也叫，也叫 线圈线圈两个线圈两个线圈闭合铁芯闭合铁芯初级初级次级次级负载负载第第2讲讲 变压器变压器 电能的输送电能的输送2变压器的原理：变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于，由于电电流的流的 、 在在不不断断变变化化，铁铁芯芯中中的的磁磁场场也也在在不不断断变变化化变变化化的的磁磁场场在在副副线线
2、圈圈中中产产生生 ，所所以以尽尽管管两两个个线线圈圈之之间间没没有有导导线线相相连连，副副线线圈圈也也能能够够输输出出电电流流 是是变变压压器工作的基器工作的基础础3理想变压器：理想变压器：没有没有 的的变压变压器，即器，即 功率等于功率等于 功率功率4理想变压器电压与匝数的关系：理想变压器电压与匝数的关系：原、副原、副线线圈的圈的电压电压之比等于两个之比等于两个线线圈圈的的 之比，即之比，即 大小大小方向方向感应电动势感应电动势互感现象互感现象能量损失能量损失输入输入输出输出匝数匝数 变压器能否改变恒定电流的电压？能否改变交流电的频率？变压器能否改变恒定电流的电压？能否改变交流电的频率？提提
3、示示：(1)变变压压器器不不能能改改变变恒恒定定电电流流的的电电压压由由变变压压器器的的原原理理可可知知恒恒定定电电流流通通过过原原线线圈圈时时不不能能产产生生变变化化的的磁磁场场，副副线线圈圈中中的的铁铁芯芯中中的的磁磁通通量量就就不不会会变变化化，副副线线圈圈中就不会有感应电动势中就不会有感应电动势(2)变变压压器器也也不不能能改改变变交交流流电电的的频频率率，因因为为原原、副副线线圈圈中中磁磁通通量量的的变变化化情情况况相相同同5几种常用的变压器几种常用的变压器(1)自耦变压器自耦变压器调压变压器调压变压器理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器理想变压
4、器(1)没有能量损失没有能量损失(2)没有磁通量损失没有磁通量损失基基本本关关系系功率关系功率关系原原线线圈的圈的输输入功率等于副入功率等于副线线圈的圈的输输出功率出功率P入入P出出电压电压关系关系原、副原、副线线圈的圈的电压电压比等于匝数比，公式：比等于匝数比，公式：U1/U2n1/n2，与，与负载负载、线线圈的多少无关圈的多少无关电电流关系流关系(1)只有一个副只有一个副线线圈圈时时：I1/I2n2/n1(2)有多个副有多个副线线圈圈时时：由：由P入入P出出得得I1U1I2U2I3U3InUn或或I1n1I2n2I3n3Innn频频率关系率关系f1f2(变压变压器不改器不改变变交流交流电电
5、的的频频率率)制制约约关关系系电压电压副副线线圈圈电压电压U2由原由原线线圈圈电压电压U1和匝数比决定和匝数比决定功率功率原原线线圈的圈的输输入功率入功率P1由副由副线线圈的圈的输输出功率出功率P2决定决定电电流流原原线线圈圈电电流流I1由副由副线线圈圈电电流流I2和匝数比决定和匝数比决定1如如图图1022所所示示，理理想想变变压压器器原原副副线线圈圈匝匝数数之之比比为为10 1.原原线线圈圈接接电电压压u310sin 100t(V)的的交交流流电电源源，副副线线圈圈接接两两个个阻阻值值均均为为R22 的的负负载载电电阻阻，电电表均表均为为理想理想电电表，表，则则下述下述结论结论正确的是正确的
6、是()A开关开关S断开断开时时，A表的示数表的示数为为0.1 AB开关开关S断开断开时时，V表的示数表的示数为为22 VC开关开关S闭闭合合时时，A表的示数表的示数为为0.05 AD开关开关S闭闭合合时时，V表的示数表的示数为为22 V答案：答案：BC1输电导线上的能量损失：输电导线上的能量损失：主主要是由要是由输输送送线线路路电电阻阻发热产发热产生的，表达式生的，表达式为为 .2减小输电线路上的损耗的方法：减小输电线路上的损耗的方法： (1)减小输送电路的减小输送电路的 ； (2)减小输送电路的减小输送电路的 QI2Rt电阻电阻电流电流3高压输电的原理：高压输电的原理：由由输输送送功功率率P
7、UI，其其中中U为为 ，I为为 ，因因而而可可以以提提高高 ，以以减减小小 ，则则线线路路上上的的损损耗耗P损损I2R可可大大幅幅度度减减小小，这这是是行行之有效的办法之有效的办法输送电压输送电压输送电流输送电流输送电压输送电压U输送电流输送电流I关于高压输电问题的分析关于高压输电问题的分析1.对高压输电问题对高压输电问题，应按应按“发电机发电机升压变压器升压变压器远远距离输电线距离输电线降压变压器降压变压器用电器用电器”这样的顺序，或从这样的顺序，或从“用电器用电器”倒推到倒推到“发电机发电机”一步一步进行分析一步一步进行分析.2远距离高压输电的几个基本关系远距离高压输电的几个基本关系(以以
8、图图1023为为例例)：(1)功率关系：功率关系：P1P2，P3P4，P2P损损P3U2UU3，I2I3I线线2(2009广广东东，9)如如图图1024所所示示为为远远距距离离高高压压输输电电的的示示意意图图关关于于远远距距离离输输电电，下列表述正确的是下列表述正确的是()A增加增加输电导线输电导线的横截面的横截面积积有利于减少有利于减少输电过输电过程中的程中的电电能能损损失失B高高压输电压输电是通是通过过减小减小输电电输电电流来减少流来减少电电路的路的发热损发热损耗的耗的C在在输输送送电压电压一定一定时时，输输送的送的电电功率越大，功率越大，输电过输电过程中的程中的电电能能损损失越小失越小D
9、高高压输电压输电必必须综须综合考合考虑虑各种因素，不一定是各种因素，不一定是电压电压越高越好越高越好解解析析：根根据据PI2R可可知知，在在电电流流I一一定定的的情情况况下下，减减小小电电阻阻R可可以以减减少少电电路路上上的的电电能能损损失失，而而R ，所所以以增增大大输输电电线线横横截截面面积积S有有利利于于减减少少输输电电过过程程中中的的电电能能损损失失，A对对；由由公公式式PI2R可可得得，若若设设输输送送的的电电功功率率为为P，则则P ，可可见见，在在输输送送电电压压U一定时，输送的电功率一定时，输送的电功率P越大，输电过程中的电能损失越大，越大，输电过程中的电能损失越大，C错误错误答
10、案：答案：ABD【例【例1】 (2009四川，四川，17)如图如图1025甲所示甲所示，理想，理想变压变压器原、副器原、副线线圈的匝数圈的匝数比比为为10 1，R120 ，R230 ，C为电为电容器已知通容器已知通过过R1的正弦交流的正弦交流电电如如图图乙所示，乙所示，则则()A交流交流电电的的频频率率为为0.02 Hz B原原线线圈圈输输入入电压电压的最大的最大值为值为200 VC电电阻阻R2的的电电功率功率约为约为6.67 W D通通过过R3的的电电流始流始终为终为零零解析：解析：从图象中可以看出，交流电的周期为从图象中可以看出，交流电的周期为0.02 s，所以频率为，所以频率为50 Hz
11、，A项错误；项错误；R1两两端电流的有效值为端电流的有效值为 A，所以副线圈两端电压的有效值，所以副线圈两端电压的有效值U2I1R110 V；原线圈；原线圈两端的电压两端的电压U1 U2100 V，B项错误；项错误；R2的电功率的电功率C项正确；由于副线圈两端电压变化，电容器两极板电压变化，故有电流通过项正确；由于副线圈两端电压变化，电容器两极板电压变化，故有电流通过R3.答案：答案：C11如图如图1026所示，所示，L1和和L2是是输电线输电线，甲是，甲是电压电压互感器，乙是互感器，乙是电电流互感器若流互感器若已知已知变压变压比比为为1 000 1，变变流比流比为为100 1，并且知道，并且
12、知道电压电压表示数表示数为为220V，电电流表示流表示数数为为10 A，则输电线则输电线的的输输送功率送功率为为()A2.2103 W B2.2102 WC2.2108 W D2.2104 W解解析析：本本题题考考查查变变压压器器及及功功率率的的知知识识由由变变压压比比求求得得输输电电线线电电压压U2.2104 V，由变流比求得输电线电流由变流比求得输电线电流I1104 A，所以输送功率，所以输送功率PUI2.2108 W，C对对答案：答案：C12 如图如图1027所示所示，一理想变压器原线圈匝数一理想变压器原线圈匝数n11 100匝，副匝，副线线圈匝数圈匝数n2220匝，匝，交流交流电电源的
13、源的电压电压u220 sin 100t(V)，电电阻阻R44 ，电压电压表、表、电电流表流表为为理想理想电电表，表，则则下列下列说说法法错误错误的是的是()A交流交流电电的的频频率率为为50 HzB电电流表的示数流表的示数为为0.2 AC电电流表的示数流表的示数为为 AD电压电压表的示数表的示数为为44 V解析：解析：由交流电源的电压瞬时值表达式可知，由交流电源的电压瞬时值表达式可知，100，所以频率，所以频率A项说法正确；理想变压器的电压比等于线圈匝数比，即项说法正确；理想变压器的电压比等于线圈匝数比，即 其中原线圈电压的有效值其中原线圈电压的有效值U1220 V， 故故D项说法正确；项说法
14、正确；I2 1 A，故，故C项说法错误；项说法错误；由电流比与线圈匝数成反比，由电流比与线圈匝数成反比， 故故B项说法正确综上所述，说法错误的是项说法正确综上所述，说法错误的是C项项答案：答案：C【例例2】 如如图图1028所所示示，一一理理想想变变压压器器原原线线圈圈接接入入一一交交流流电电源源，副副线线圈圈电电路路中中R1、R2为为定定值值电电阻阻，滑滑动动触触头头P可可在在R上上滑滑动动V1、V2为为理理想想电电压压表表，读读数数分分别别为为U1、U2；A1、A2两两理理想想电电流流表表的的读读数数分分别别为为I1、I2.当当滑滑动动触触头头P向向下滑下滑动动且且U1示数一直不示数一直不
15、变时变时，则则下列推断中正确的是下列推断中正确的是()AU2变变大，大，I2变变大大 BU2变变小，小，I2变变小小CI1变变小，小，R1两端两端电压变电压变小小 DI1变变大，大，R1两端两端电压变电压变小小解解析析：对对于于理理想想变变压压器器在在输输入入电电压压一一定定的的条条件件下下，输输出出电电压压也也是是一一定定的的，即即U2不不变变，A、B错错误误；当当P向向下下滑滑动动时时，滑滑动动变变阻阻器器接接入入电电路路中中的的电电阻阻增增大大，负负载载电电阻阻增增大大，故故I2减减小小，所所以以R1两两端端电电压压减减小小，又又因因为为理理想想变变压压器器的的输输入入功功率率随随输输出
16、出功功率的变化而变化，故率的变化而变化，故I1减小，减小，C正确，正确，D错误错误答案：答案：C 21 一一理理想想变变压压器器的的原原线线圈圈上上接接有有正正弦弦交交变变电电压压，其其最最大大值值保保持持不不变变，副副线线圈圈接接有有可可调调电电阻阻R.设设原原线线圈圈的的电电流流为为I1，输输入入功功率率为为P1，副副线线圈圈的的电电流流为为I2，输输出功率出功率为为P2.当当R增大增大时时()AI1减小，减小，P1增大增大 BI1减小，减小，P1减小减小CI2增大，增大，P2减小减小 DI2增大，增大，P2增大增大解解析析：考考查查理理想想变变压压器器及及其其相相关关知知识识当当副副线线
17、圈圈接接的的可可调调电电阻阻R增增大大时时，变变压压器器输输出出功功率率P2减减小小，导导致致变变压压器器输输入入功功率率P1减减小小，原原线线圈圈中中电电流流I1减减小小，所所以以正正确确选项是选项是B.答案：答案：B22 如如图图1029所所示示是是一一台台家家用用台台灯灯亮亮度度调调节节原原理理图图，自自耦耦变变压压器器接接入入正正弦弦交交流流电电压压，电电流流表表、电电压压表表分分别别为为理理想想交交流流电电流流表表和和理理想想交交流流电电压压表表若若将将调调压压端的滑端的滑动动触触头头P向上移向上移动动，则则()A电压电压表表V的示数的示数变变大大 B变压变压器的器的输输出功率出功率
18、变变大大C电电流表流表A的示数的示数变变小小 D电电流表流表A的示数的示数变变大大解析：解析：当滑动触头当滑动触头P向上移动时，自耦变压器向上移动时，自耦变压器“副线圈副线圈”匝数增大，匝数增大，可知可知“副线圈副线圈”两端电压增大，台灯的功率变大，两端电压增大，台灯的功率变大，A、B正确；由于理想变压器正确；由于理想变压器输入功率与输出功率相等，且输入电压不变，故电流表示数变大，输入功率与输出功率相等，且输入电压不变，故电流表示数变大，C错误、错误、D正正确确答案：答案：ABD(1)关于理想变压器的动态分析问题大致有两种情况：关于理想变压器的动态分析问题大致有两种情况：负载电阻不变负载电阻不
19、变，原、副，原、副线线圈的圈的电压电压U1、U2，电电流流I1、I2，功率，功率P1、P2随匝数比随匝数比变变化而化而变变化的情况；化的情况；匝数比不匝数比不变变，各量随，各量随负载电负载电阻的阻的变变化而化而变变化的情况化的情况(2)解决此类问题需注意以下两点：解决此类问题需注意以下两点：抓住抓住变变量与不量与不变变量量原线圈的端电压原线圈的端电压U1是不变的，其值由电源决定，与是不变的，其值由电源决定，与n1、n2无关当滑片静止不动无关当滑片静止不动时，负载电阻不变时，负载电阻不变搞清各物理量之间的相互制约关系搞清各物理量之间的相互制约关系U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定；I1由由I
20、2和匝数比决定；和匝数比决定；P1由由P2决定决定【例【例3】某电厂要将电能输送到较远的用户某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为输送的总功率为9.8104 W，电厂输电厂输出电压仅为出电压仅为350 V，为减少输送功率损失为减少输送功率损失，先用一理想升压变压器将电压升先用一理想升压变压器将电压升高再输出已知输电线路的总电阻为高再输出已知输电线路的总电阻为4 ，允许损失的功率为输送功率的允许损失的功率为输送功率的5%，所需电压为所需电压为220 V，求理想升压求理想升压、降压变压器的原降压变压器的原、副线圈的匝数比各是副线圈的匝数比各是多少多少解解析析：设设升升压压变变压压器器原原、
21、副副线线圈圈的的匝匝数数分分别别为为n1、n2，电电压压分分别别为为U1、U2；降降压压变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数分分别别为为n3、n4，电电压压分分别别为为U3、U4.画画出出如如右右图图所所示示的的输电示意图输电示意图P损损P总总5%I2R升压变压器是理想变压器，故升压变压器是理想变压器，故P总总IU2降压变压器的输入功率降压变压器的输入功率P3P总总P损损答案：答案：1 812 1(1)有关远有关远距离距离输电问题输电问题，先画出，先画出远远距离距离输电输电的示意的示意图图(2)以以变压变压器器为为界将整个界将整个输电电输电电路划分路划分为为几个独立回路，各回路分几个独立
22、回路，各回路分别别用欧姆定用欧姆定律，串、并律，串、并联联的特点及的特点及电电功、功、电电功率等公式功率等公式进进行行计计算、算、联联系各回路的是原、副系各回路的是原、副线线圈圈电压电压、电电流与匝数的关系及流与匝数的关系及输输入功率等于入功率等于输输出功率的关系出功率的关系31 (2009江江苏苏省省苏苏州州)人人们们利利用用发发电电机机把把天天然然存存在在的的各各种种形形式式的的能能量量(水水流流能能、煤煤等等燃燃料料的的化化学学能能)转转化化为为电电能能，为为了了合合理理地地利利用用这这些些能能源源，发发电电站站要要修修建建在在靠靠近近这这些些资资源源的的地地方方，但但用用电电的的地地方
23、方却却分分布布很很广广，因因此此，需需要要把把电电能能输输送送到到远远方方若若某某电电站站的的输输送送电电压压为为U6 000 V，输输送送功功率率P500 k kW，这这时时安安装装在在输输电电线线路路的的起起点点和和终终点点的的电电度度表表一一昼昼夜夜里里读读数数相相差差4 800 k kWh(即即4 800度度电电)，试试求：求：(1)输电输电效率和效率和输电线输电线的的电电阻；阻；(2)若要使若要使输电损输电损失的功率降到原失的功率降到原输输送功率的送功率的2%，电电站站应应使用多高的使用多高的电压电压向外向外输输电电？(结结果保留二位有效数字果保留二位有效数字)(2)若使输电损失的功
24、率降到原输送功率的若使输电损失的功率降到原输送功率的2%，则，则P损损P2%10 k kW，答案：答案：(1)60%28.8 (2)2.7104 V 如图如图10210所示是街头变压器给用户供电的示意图变压器的输入电压是市所示是街头变压器给用户供电的示意图变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户输电线的电电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户输电线的电阻用阻用R0表示，变阻器表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移动向下移动时，下列说法不正确的是时，下列说法不正确的是()A相
25、当相当于在增加用于在增加用电电器的数目器的数目BA1表的示数随表的示数随A2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大CV1表的示数随表的示数随V2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大D变压变压器的器的输输入功率增大入功率增大 错错解解1不不清清楚楚滑滑动动变变阻阻器器阻阻值值变变化化与与负负载载的的关关系系，认认为为R减减小小负负载载减减小小，即即用用电电器的数目减少，器的数目减少，错选错选A项项错解错解2不清楚不清楚变压变压器器电电流、流、电压电压的因果关系，的因果关系，认为认为由由输输入决定入决定输输出，所出，所谓谓的的“送送多少用多少多少用多少”，则错选则错选B项项而漏而漏选选C项项
26、 【错因分析错因分析】解解析析：当当滑滑动动变变阻阻器器触触头头P向向下下移移动动时时，用用电电器器的的总总电电阻阻减减小小，相相当当于于并并联联的的用用电电器器数数目目增增加加，同同时时变变压压器器的的输输入入功功率率增增大大，A、D两两项项对对；电电网网供供电电是是“用用多多少少供供多多少少”，输输出出电电流流增增大大则则输输入入电电流流增增大大，B项项正正确确；但但变变压压器器的的输输出出电电压压则则由由输输入入电电压压决决定定，当当输输入入电电压压和和变变压压器器的的匝匝数数比比一一定定时时，输输出出电电压压一一定定，C项项错错答案：答案：C【正确解答正确解答】对对理理想想变变压压器器，要要注注意意以以下下几几点点：(1)在在理理想想变变压压器器中中，副副线线圈圈的的端端电电压压U2由由输输入电压入电压U1和匝数比和匝数比n2/n1共同决定，与负载电阻大小无关共同决定，与负载电阻大小无关(2)电电网网送送电电遵遵循循“用用多多少少送送多多少少”的的原原则则，原原线线圈圈中中的的输输入入电电流流I1是是由由副副线线圈圈中中的的输输出出电电流流I2决决定定的的，原原、副副线线圈圈各各一一个个绕绕组组时时 ，副副线线圈圈有有多多个个绕绕组组时由时由P入入P出出的功率关系来确定的功率关系来确定【纠错心得纠错心得】点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册
