沪教版高中物理选修3-2第6讲：变压器远距离输电

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1、变压器远距离输电奧彭大脑体操），匕教学目标〕1•理解变压器的工作原理及输电过程中的能量损失问题。2.学会运用变压器知识解决有关的综合问题。虫◎趣味引入）爲知识梳理）变压器1.变压器是改变交流电压的设备，互感现象是变压器工作的基础.2.组成：（1）变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的.（2）原线圈：与交流电源连接，也叫初级线圈.（3）副线圈：与负载连接，也叫次级线圈.3.理想变压器（1）电压与匝数的关系为：原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即匕=旦・U2n2该关系不仅适用于原、副线圈只有一个的情况，而且适用于多个副线

2、圈的情况，这是因为理想变圧器的磁通量的变化率是相同的，因而每组线圈中产生的电动势和匝数成正比.在线圈内阻不计的情况下，线圈两端电压即等于电动势，故每组线圈两端电压都与匝数成正比.（2）电流与匝数的关系为：原、副线圈的电流与它们的匝数成反比，即人=电.电流和匝数成反厶叫比的关系只适用于原、副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈，该关系即不适用.（3）功率关系：理想变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率.有：P入=%，即叩严囚2+也+也+……⑷对原、副线圈匝数比鲁确定的变压器，其输出电压“2是由输入电压决定的，一=長5；在原副线圈匝数比卷

3、确定的情况下，原线圈川的输入电流人是由副线圈中的输出电流厶决定的，h=盲【2（?2由所接负载而定）•（5）动态分析：此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原副线圈的电压5、”2,电流厶、厶，输入和输出功率片、鬥随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各量随负载电阻变化而变化的情况.在分析时要根据题意分清变量和不变量，分清自变量和因变量，即理想变压器各物理量变化的决定因素.1.几种常见的变压器（1）自耦变压器：原、副线圈共用一个线圈.（2）电压互感器：测量交流高电压，使用时，把原线圈与被测电路并联.（3）电流互感器：测量交流

4、大电流，使用时，把原线圈与被测电路串联.电压互感器电流互感器电能的输送1.输电线上的电压损失和功率损失设输电电流为/，输电线的电阻为r,则电压损失△U=Ir,功率损失4P=I2r2.降低输电损耗的途径（1）减小输电线电阻：用铜、铝來制造输电线.（2）减小输电线中的电流：远距离输电时，提高输电电压，减小输电电流，是减小电压损失和功率损失的最冇效途径.3.远距离输电过程示意图，如图所示.1.几个常见的关系:（1）电流关系：人=彳，/2=/v厶=鱼（2）电压关系：乞=生，U—IR屮U"—，其中"屁、4、耳分别表示升压变压器的原U2n2~U4n

5、4副线圈的匝数和降压变压器的原副线圈的匝数.（3）功率关系：片二P2=P^耗+片，&二片，片=£_禺耗，血耗二线1.分析（1）远距离输电的问题关键是分清各部分输入、输出的各个物理量及其相互关系，可先画出传输的结构示意图，通过原、副线圈的电流求出匝数比，也可通过电压关系求解.（2）输电导线中的损耗将升压变压器与降压变压器联系起来，升压变压器副线圈中的电流、输电线上的电流、降压变压器原线圈中的电流三者相等.欧姆定律对变压器不能应用，但对导线仍然成立.（3）电压是由发电站控制，送电单位通过电压控制用户的使用；同时用户也可以通过电流或功率影响送

6、电单位电能的输送.因此我们在计算时，应根据电压、电流、功率的决定方向依次向下一级推导，即按“发电一升压一输电线一降压一用电器”的顺序分析或逆序分析.危特色讲解）类型一：变压器的电压比，电流比及功率关系例1.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3：1,副线圈接三个相同的灯泡,均能正常发光.在原线圈接有一相同的灯泡厶贝IJA.灯2也能正常发光B.灯厶比另三灯都暗C.灯0将会被烧坏D.不能确定解析：该题主要考查变压器的工作原理一一原副线圈的电流关系和电功率等内容•该题易犯的错误是：由原副线圈匝数比/?.:0=3:1,可知原副线圈电压之比为

7、U:&=3:1,既然副线圈屮电灯能正常发光，可知仏恰为灯的额定电压，所以原线圈中电灯两端电压额.故被烧坏而错选C.其错误是把变压器原线圈两端电压和电灯厶两端电压混淆了.正确的解答应为：原副线圈屮的电流Z比为厶：1?=1:3,而副线圈中通过每灯的电流为其额定电流/额=Z/3,故h=I、=R=I做即灯厶亦能像其他三灯一3样正常发光.所以正确选项为A.答案：A类型二:远距离送电例2.有条河流，流量店2ni'・昇，落差h=5m,现利用英发电，若发电机总效率为50%,输出电压为240V,输电线总电阻斤=30Q,允许损失功率为发电机输出功率的6%

8、,为满足用电的需要，使川户获得220V电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220V、100W”的电灯正常发光？解析：按题意画出远距离输电的示意图所示，电源端的输出功率