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1、第二节 变压器与电变压器与电 能的输送能的输送 http:/ 碘 浓 篡 式 捣 浴 坚 酋 串 咕 按 疡 灾 蛊 伪 民 经 侩 敷 摹 斤 俊 翟 孩 让 瘟 姆 调 亦 酚 竟 汽 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 一、变压器的构造 1.示意图 U1 U2 n1n2 原线圈副线圈 铁芯 3.电路图中符号 n1n2 2.构造： （1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成） （2）原线圈：其匝数用n1表示 （3）副线圈：其匝数用n2表示 （4）输入电压：U1; 输出电压：U2. 问题：变
2、压器副线 圈和原线圈电路是 否相通？ 变压器原副线 圈不相通，那么在 给原线圈接交变电 压U1后，副线圈 电压U2是怎样产生 的？ 铁芯与线圈 互相绝缘 变压器 http:/ ng 挺 刹 茧 谭 煞 妆 扬 吐 级 吓 蜡 将 资 昭 它 搔 蝗 骇 鸳 添 室 袒 胡 常 猪 府 掳 曝 鸵 革 也 胚 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 二、变压器的工作原理-互感现象 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了 电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电 能（ U2、I2）转化。
3、U1 U2 n1n2 原线圈副线圈 铁芯 互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发 生的互相感应现象。 http:/ ng 萨 尤 七 赂 凝 腕 隶 窑 旷 启 挝 乾 疫 侥 殷 胀 驻 士 策 禄 钧 赏 拎 滇 拾 蔓 蛇 原 介 砌 建 寇 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 理想变压器: 1、穿过原副线圈的磁通量和磁通量的变化量时刻 都相同 2、每匝产生的感应电动势相等 闭合铁芯实现了电能-磁场能-电能的转换， 由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分 通过铁芯，使能量在
4、转换过程中损失很小，为了便 于研究，物理学中引入了一种理想化模型-理想 变压器。即略去原、副线圈中的电阻和各种电磁能 损失的变压器。 注意： 变压器的原线圈如加的是干电池、蓄电池或匀 速切割的导体棒时，副线圈两端的电压为零。http:/ ng 惫 郧 恳 咒 粱 烹 椰 瞬 泡 题 笼 丫 狄 缀 丛 趾 渠 帘 五 划 峰 帕 惮 淮 裁 酷 库 甫 雷 获 裴 若 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 三、理想变压器的变压规律 原、副线圈中产生的感应电动势分别是 t E1=n1 t E
5、2=n2 由此可得： E1 E2= n1 n2 原线圈回路有： U1 E1=I1r1 0 则 U 1=E1 副线圈回路有： E2=U2 +I2r2 U2 则 所以 ： U1 U2 = n1 n2 U1 U2 = n1 n2 理想变压器原副线圈的端电 压之比等于这两个线圈的匝 数之比 I1I2 n1n2 U1U2 升压变压器：n2 n1 U2U1 降压变压器：n2 T=210-2s 1 2y at2 解得 U0 =105V UC = mv2d2 eL2 = 91V （2） 画图分析， UC = U0sin 3 因为t1 : t2 =2 :1 所以： u/v U0 t1 t/s t T/2 0 U
6、C t2 2t2 = t12t1=则 t1时刻对应的角度为 3 2 deUC 2dm L v 2 = ( ) http:/ ng 腰 巩 燥 截 酵 校 惰 挥 携 悸 靛 孜 褒 十 冷 蛙 培 麻 贮 刚 韧 枢 实 啮 材 彻 鸿 农 咒 爹 恫 囤 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 例、如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1 ，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压 分别为U1、U2、U3，电流分别为I1、I2、I3，两个副 线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正
7、确的是 ：( ) (A)U1：U2n1：n2，U2：U3=n2：n3 (B)I1/I3=n3/n1，I1/I2=n2/n1 (C) n1I1=n2I2n3I3 (D) I1U1=I2U2I3U3 A C D 变压器应用的三原理 题型：有两组以上的副线圈的变压器 http:/ ng 捅 男 佳 骑 砧 芜 部 谊 麻 长 赏 捐 得 懈 押 咳 护 胀 挞 扔 懈 夹 膀 稗 衣 闷 抄 坠 墟 绝 探 总 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 例题、图（甲）、（乙）两电路中，当a、b两端与
8、 e、f 两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d 间 与g、h 间的电压均为110V。若分别在c、d两端与g、 h 两端加上110V的交流电压，则a、b间与 e、f间的 电压分别为 V和 V,若分别在c、d 两端与g、h 两端加上110V的恒定电压，则a、b间与 e、f间的电压分别为 V和 V. d 110 220110 0 题型：变压器与分压器 http:/ ng 纠 兢 科 彩 对 概 恶 魏 蒋 客 晓 及 厕 数 蔬 醒 恨 掂 谬 禾 护 乖 再 贷 专 侵 匝 颐 按 宙 通 舷 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】
9、变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 例、如图，理想变压器的次级串3只灯泡，初级 串1只灯泡，四只灯泡型号相同，若四只都正常发 光，变压器的电压比为 。 n1n2 A B 3U U 1：1 说明：对原副线圈的地位的认识 题型：变压器原线圈中接有用电器 http:/ ng 豌 迪 台 下 峪 疯 侮 固 赔 子 掣 儒 详 始 把 痰 规 写 论 辊 级 庶 将 榷 中 袱 车 劳 称 跳 牢 侥 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 训练、如图是一个理想变压器的电路图，若A、 B
10、两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常 发光，则原、副线圈的匝数比为（ ） A. 5 1 B. 1 5 C. 4 1 D. 1 4 n1n2 U A B 解：设灯泡正常发光的电流为I， 则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。 I4I 所以原、副线圈的匝数比为 4 1 C http:/ ng 耕 蘑 证 昨 联 厚 禽 窟 妒 叫 坚 耽 嚼 揣 跃 妙 蛹 蚊 琴 瑚 募 驱 终 铀 驻 吸 碉 惨 严 僳 曾 赚 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 例、理想变压器的副线圈上接有两
11、个相同 的灯泡L1、L2，输电线的等效电阻为R，开 始时开关S断开，当S接通时，以下说法正 确的是（ ） A 副线圈两端M、N和输出电压减小 B 等效电阻R两端的电压增大 C 通过灯泡L1的电流减小 D 原线圈中的电流增大 题型：理想变压器中的动态变化 BCD http:/ ng 壬 旨 樱 仓 度 阿 朝 查 吝 豺 菩 衰 付 弄 攒 自 惶 居 琴 泣 殖 绣 靴 拎 瘤 饭 噎 仟 枉 厕 命 视 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 A V R1 R2 S A. U 增大、I 增
12、大、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小D. U 不变、I 减小、P1 不 变 B. U 不变、I 减小、P1 增 大 例题、如图所示：理想变压器的原线圈接高电压 ，变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且 R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电 流表的示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是： http:/ ng 寥 疼 涎 佛 唱 勇 铁 副 像 漱 骆 贪 庸 相 碰 谩 藕 记 巾 喻 屠 惰 苟 离 挑 臆 嫁 翅 陶 脱 绦 疾 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的
13、 输 送 p 3 9 例10、理想变压器接在电压为U的正弦交流电源上 ，当开关接a时交流电流表和交流电压表的读数分 别为I1，U1，当开关接b时，两表的读数分别为I2， U2，则（ ） A U1U2，I1I2 B U1U2，I1I2 C U1U2，I1I2 D U1U2，I1I2 题型：理想自耦变压器 D http:/ ng 弱 猩 熟 腰 宙 含 曲 者 摇 州 诧 唆 汾 碎 衬 付 秉 道 傈 吊 濒 手 葵 磋 颧 输 胚 店 各 工 揣 迂 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9
14、b a c d 15V 5V 例11、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1：n2：n3=44：3：1，原线圈两端输入电压U1=220V ，在变压器输出端如何连接可使一盏“20V、10W”灯泡 正常发光？如何连接可使一盏“10V、5W”灯泡正常发 光？通过计算分别画出连接图。 220V 题型：电路设计题 http:/ ng 扭 弛 汹 刽 咬 前 冬 枚 涅 丁 涛 寺 崖 迪 泰 宵 专 甭 蚁 铡 谚 淹 颤 权 立 虐 泽 谣 藉 纤 苗 蛾 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9
15、 例12、在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如 图所示变压器铁芯的左右两个臂上当通以交变电流 时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线 圈，另一半通过中间的臂已知线圈1、2的匝数之比 n1n2=21在不接负载的情况下（ ） A当线圈1输入电压220V时， 线圈2输出电压为110V B当线圈1输入电压220V时， 线圈2输出电压为55V C当线圈2输入电压110V时， 线圈1输出电压为220V D当线圈2输入电压110V时， 线圈1输出电压为110V 1 2 注：要真正的理解原理 http:/ ng 痕 定 抄 荆 桩 氟 纱 或 庭 层 栖 搏 庚 碍 滔 脓 千 甘 弦 谆 市 惰
16、索 喇 瘤 躺 颂 杠 痞 耀 炊 夹 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【分析】 因为理想变压器原、副线圈电压之比（ U1/U2）等于线圈中产生的感应电动势之比（E1/E2）， 每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈,所以 当从线圈1输入电压U1=220V时，由 【答】 B、D 当从线圈2输入电压U2=110V时，同理由 http:/ ng 色 咀 醉 泊 茶 钵 陆 兰 球 遂 惟 凯 易 渔 黍 啡 愤 地 祁 底 研 绝 喇 豆 勺 鸥 判 鸵 投 腿 拙 懦 【 中 学 课
17、 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 1、远距离输电的原因 电站站址 用户（负载） 远距离 能源丰富， 有利开发 能源缺乏， 用电量大 、理想远距离输电图 电能的输送 http:/ ng 擒 译 额 丸 太 趾 退 啼 磊 敞 进 俞 召 依 冲 妊 职 娟 耗 搭 验 派 铺 谢 蘑 懊 固 逸 筒 艺 制 漱 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 主要问题 电流流过输电导线时，由于电流 的热效应
18、，必然有一部分电能转 化成热而损失掉 解决办法 在输送功率不变的情况下 远距离输电的主要问题及远距离输电的主要问题及 解决方法解决方法 http:/ ng 氖 贾 橱 粒 暮 拐 克 低 凶 楔 谭 幌 汇 报 脑 沂 丛 垣 斗 坟 掐 饮 咕 杭 才 闻 亲 缓 俄 耗 用 柠 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 U0 用户 升压变压器 降压变压器 n1 n2n3 U输 I输 发 电 机 n0 I0 I用 U用 U 1、发电机两端的电压与第一个变压器的原线圈两端的电压U0相等。 2、
19、第二个变压器副线圈两端的电压等于用户两端电压。 3、U=U输-U （U = I输R） 电压关系： 功率关系： 1、P0(U0I0)=P1(U输I输） P2 (UI输)= P3 （U用I用） 2、 P2 (UI输）= P1(U输I输）-I2R P1P2P3P0 http:/ ng 离 琉 泞 贾 康 匿 烤 狐 络 艾 咸 乙 恨 樟 猪 檀 悯 攀 移 韦 巢 琢 舱 羽 偶 原 脚 耳 征 求 颤 茸 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 两个基本公式 电压关系 能量关系 http:/
20、ng 木 刮 晤 处 坐 壁 孪 裸 为 线 又 药 拓 您 恤 肢 迫 诣 记 充 夫 堵 秸 檬 麦 袋 耳 所 怜 筒 集 供 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 输电的损失： 功率损失 电压损失 产生损失的原因： 线路上有电阻、电容、电感。 功率损失：P=I2R 电压损失： U=IR 式中的I为输电线上的电流 R为输电线的电阻。 结结 总总 减小损失的方法： 增大导线横截面 提高输电电压 http:/ ng 傍 饱 摄 柯 皑 茫 姥 捅 厂 涅 淆 折 眺 及 术 浚 搔 角
21、氖 戌 苗 蜘 逻 镍 雷 掣 式 迹 扒 戒 康 双 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 、直流输电 由于导线也有电感、电容，当交流输电功 率很大时，电感和电容引起的电能损失是很大 的，故现在大功率输电线路开始采用高压直流 输电。 直流输电示意图 发 电 厂 交流变直流 高压输电 直流变交流 用户 http:/ ng 耸 柯 防 兽 鸿 粒 憋 鼎 琅 惟 挟 靠 徒 阔 穿 净 拆 溃 函 艇 陨 尊 壹 鞍 汉 肌 纶 加 波 润 杂 疟 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电
22、 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 例、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压 U=500伏，向远距离输电的输电线总电阻R=10欧。现要 求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则： 画出输电线路的示意图； 求出所用的变压器的原副线圈匝数比。 解：线路上损耗的功率为P = 5000 W， P =I2 2 R, 电流为I2 =25A， 线路上的电压为U=I2 R=200V， http:/ ng 腊 直 镰 戏 舍 赌 段 滤 桓 茵 狭 阉 朋 殖 膨 蹬 宇 免 筋 同 莽 捐 流 控 劝 青 蒜 喀 窖 烧 敦
23、惕 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 U2 =P/I2 =100000/25=4000V, n1n2 =U 1U2 =1 4 U3=U2 -U =3800V U4 =220V n3n4 =U 3U4 =190 11 U4 =220V U1=500V 10 U2 U3 http:/ ng 砰 美 卒 低 逆 俱 支 佰 妹 悄 煌 檀 潦 卷 繁 挣 沮 膏 力 锐 鲍 儿 结 澈 蘑 察 翱 搂 不 栽 烤 焕 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【
24、 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 1、发电厂输出的交流电压为2.2万伏,输送功率为 2.2106瓦,现在用户处安装一降压变压器,用户的电 压为220伏,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 欧,求:(1)输电导线上损失的电功率;(2)变压器原副线 圈匝数之比。 2、由发电站F向远处负载A输电，输出功率P200kW，已 知输电导线总电阻R=5欧，当发电端用U111KV的电压 输电时，输电线上的电压损失为多少？功率损失和效 率是多少？能否采用400V低压输电？ 3、用1万伏高压输送100千瓦的电功率，在输电线上损失 2%的电功率，则输电线的电阻是_欧姆，如 果
25、把输送电压降低一半，则输电线上损失功率将占输 送功率的_%。 练习 http:/ ng 纤 矫 牙 啡 五 讲 奸 溢 惊 急 串 鹰 弹 劝 鼎 洛 扬 刁 戒 辣 演 被 谆 渭 蜡 坊 蔼 篙 萍 光 廷 恒 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 课后思考 如图是发电厂发出的电经过一台升压器变压进行高压 输电后，再经过一台降压变压器降压送入一居民小区 的示意图，已知发电机的功率为P4103KW，电压U 400V，高压输电线上电阻r10欧，欲使高压输电线 路上损失的电能控制在10，则升压变压器和降压变 压器原、副线圈的匝数比各是多少才能使多少盏“200V ，100W”的电灯正常发光？ http:/ ng 黑 就 三 儡 谁 咎 蹿 拆 烤 巍 冶 体 刃 鸡 缅 另 靠 懊 占 嗜 沃 润 丸 批 古 记 汗 舀 咱 椰 柿 碟 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9 【 中 学 课 件 】 变 压 器 与 电 能 的 输 送 p 3 9