物理必修课件 第十章 第二讲 变压器、电能的输送

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1、一、变压器原理1．构造和原理(如图10－2－1所示)(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图10－2－12.理想变压器不考虑铜损（线圈电阻产生的焦耳热）、铁损（涡流产生的焦耳热）和漏磁的变压器，其输入功率与输出功率相等.理想变压器是一个理想化模型.3．理想变压器的基本关系式基本关系“一对一”变压器“一对二”变压器电压＝功率P1＝P2P1＝P2＋P3电流＝(n1I1＝n2I2)n1I1＝n2I2＋n3I31．“一对一”变压器指回字形铁芯中有一个原线圈和一个副线圈；“一对二”变压器指回字形铁芯中有一个原线圈和两个副线圈．2．副

2、线圈的电压比原线圈的电压低，这样的变压器叫做降压变压器，反之则叫升压变压器．4．互感器(1)电压互感器：用来把高电压变成低电压，如图10－2－2(a)所示．(2)电流互感器：用来把大电流变成小电流，如图10－2－2(b)所示．图10－2－2二、电能的输送1．输电线路的构成主要有发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器，如图10－2－3所示．图10－2－3由于电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压．2．输送电能的基本要求(1)可靠：保证供电线路正常工作．(2)保质：保证

3、供电质量——电压和频率要稳定．(3)经济：线路建设和运行的费用低——能耗少、电价低．3．损失电能的分析任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方，电流流过输电线时，因输电线有电阻而发热，从而损失电能．设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失P损＝I2·R.基本关系功率关系P入＝P出电压关系U1/U2＝n1/n2，与负载、副线圈的多少无关电流关系①只有一个副线圈时：I1/I2＝n2/n1②有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn因果关系(n1和n2不变时)①由U2＝U1可知U1

4、决定U2，即原线圈两端电压决定副线圈两端的电压②由I1＝I2可知I2决定I1，即副线圈中的电流决定原线圈中的电流③由P入＝P出可知输出功率决定输入功率，功率按需分配1．变压器应用的是交变电流，不用恒定直流．2．变压器不改变交变电流的频率，不改变功率，只改变交变电流的电压和电流．1．对于理想变压器，下列说法中正确的是()A．原线圈的输入功率随副线圈输出功率增大而增大B．原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大C．原线圈的电流不随副线圈的输出电流变化而变化D．当副线圈电流为零时，原线圈电流为零解析：对于理想变压器，输出功率决定输入功率，故A正确；输出电流决定输入电流，

5、故B、C错；原线圈电压并不会因为I2为0，它就为0，I2为0表示副线圈断路，U1仍存在，故D错误．答案：A由输电线上的功率损失ΔP＝I2R线可知，有两种途径来减小输电损失：1．减小输电线的电阻R，据R′＝ρ，可得以下几种方法：(1)减小输电线长度l.但由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小l来减小R.(2)减小电阻率ρ.目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料．(3)增大导线的横截面积S.但导线横截面积的增加是有一定限度的，过粗会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．2．减小输电电流I，据I＝(1)减小输送功率P.但在实际中不能以用户少用或不用

6、电来达到减少损耗的目的．(2)提高输电电压U.在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，据P损＝()2·R知，输电线上的功率损耗将降为原来的根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施．输电电压也不是越高越好．因为电压越高对输电线路、变压器的要求也就越高，所以实际输送电能时要综合考虑各种因素．2．关于高压输电下列说法正确的是()A．从发电站到输电线路需要升压变压器B．从发电站到输电线路需要降压变压器C．高压输电是为了增大输电电流D．高压输电是为了减小输电电流解析：高压输电输送总功率一定，为了减小输电线路上功率损失，

7、需要减小输电线上的电流，从发电站到输电线路是用升压变压器升高电压，故A、D正确．答案：AD如图10－2－4所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的，V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是()A．U2变小，I3变小B．U2不变，I3变大C．I1变小，I2变小D．I1变大，I2变大[思路点拨]负线圈两端电压由原线圈两端电压和变压比确定，原线圈中电流由变压器输出功率决定，其他表示数可结合电