變壓器 電能的輸送 習題課.ppt

高二物理組杜士迎 一 變壓器原理 變壓器遠距離輸電習題課 1 變壓器的構(gòu)造 2 變壓器的工作原理 3 變壓器的變壓比 4 變壓器的變流比 5 幾種常用的變壓器 二 遠距離輸電 高二物理組杜士迎 喜歡是學習的第一動力 高二物理組杜士迎 1 變壓器的構(gòu)造 變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的 一個線圈跟電源連接 叫原線圈 也叫初級線圈 另一個線圈跟負載連接 叫副線圈 也叫次級線圈 兩個線圈都是用絕緣導線繞制成的 鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成 高二物理組杜士迎 2 變壓器的工作原理 是利用電磁感應原理工作的 稱為互感 因此變壓器只能改變交流電壓 而不能改變恒定電壓 注意 變壓器的原線圈如加的是干電池 蓄電池或勻速切割的導體棒時 副線圈兩端的電壓為零 思考1 高二物理組杜士迎 3 變壓器的變壓比 U1 U2 n1 n2 推廣 U1 n1 U2 n2 U3 n3 k 理想變壓器原副線圈的端電壓跟匝數(shù)成正比 當n2 n1時 U2 U1 變壓器使電壓升高 這種變壓器叫做升壓變壓器 當n2 n1時 U2 U1 變壓器使電壓降低 這種變壓器叫做降壓變壓器 例1 思考2 高二物理組杜士迎 4 變壓器的變流比 理想變壓器的輸入的電功率I1U1等于輸出的電功率I2U2 即 I1U1 I2U2 由U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1 可見 變壓器工作時 原線圈和副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比 高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小 可用較細的導線繞制 低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大 應用較粗的導線繞制 注意 上式只對僅有一個副線圈時適用 若有兩個及以上副線圈時 必須由輸入的電功率等于輸出的電功率計算 即 I1U1 I2U2 I3U3或n1I1 n2I2 n3I3推廣 例2 例3 思考3 例5 高二物理組杜士迎 a 自耦變壓器 特點是鐵芯上只繞有一個線圈 如果把整個線圈作原線圈 副線圈只取線圈的一部分 就可以降低電壓 圖甲 如果把線圈的一部分作原線圈 整個線圈作副線圈 就可以升高電壓 圖乙 b 調(diào)壓變壓器 就是一種自耦變壓器 它的構(gòu)造如圖所示 線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上 AB之間加上輸入電壓U1 移動滑動觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2 高二物理組杜士迎 1 減少輸電中的功率損失可以有兩種方法 P損 I2R 1 一種方法是 減小電阻 在電線長度L一定的情況下 應當選用電阻率小 橫截面積大的導線 2 另一種方法是 提高輸電的電壓U 減小電流I 減小輸電導線中的電流 在導線電阻不變的條件下 電流如果減小到原來的百分之一 功率損失 P I2R就減小到原來的萬分之一 2 減小輸電線路上的電壓損失也有兩種方法 U損 IR 1 一種是增大輸電導線的截面積以減小電阻 2 另一種是減小輸電電流 在輸送電功率不變的前提下 必須提高輸電電壓 通過以上分析 我們看到 無論從減小輸電中的功率損失 還是從減小電壓損失方面看 都要求提高輸電電壓 減小輸電電流 二 遠距離輸電 高二物理組杜士迎 遠距離輸送電示意圖 高二物理組杜士迎 遠距離輸送電電路圖 U4 U1 R線 U2 U3 例4 高二物理組杜士迎 思考 上 下棒做勻速向右 加速向右 減速向右過程中電流表的示數(shù)與方向怎樣 思考1 高二物理組杜士迎 例1 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為4 1 若在原線圈上加u 400sin100 t V 的交流電壓 則在副線圈兩端的電壓表測得的電壓為 A 100V B 100V C 1600VD 1600V B 變壓器的U I均為有效值 高二物理組杜士迎 例2 如圖所示 有一理想變壓器 原線圈匝數(shù)為n1 兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3 原副線圈的電壓分別為U1 U2 U3 電流分別為I1 I2 I3 兩個副線圈負載電阻的阻值未知 下列結(jié)論中 正確的是 A U1 U2 n1 n2 U2 U3 n2 n3 B I1 I3 n3 n1 I1 I2 n2 n1 C n1I1 n2I2 n3I3 D I1U1 I2U2 I3U3 ACD 變壓器應用的三原理 高二物理組杜士迎 思考2 圖 甲 乙 兩電路中 當a b兩端與e f兩端分別加上220V的交流電壓時 測得c d間與g h間的電壓均為110V 若分別在c d兩端與g h兩端加上110V的交流電壓 則a b間與e f間的電壓分別為V和V 若分別在c d兩端與g h兩端加上110V的恒定電壓 則a b間與e f間的電壓分別為V和V d 110 220 110 0 高二物理組杜士迎 例3 如圖 理想變壓器的次級串3只燈泡 初級串1只燈泡 四只燈泡型號相同 若四只都正常發(fā)光 變壓器的變壓比為 1 1 對原副線圈的地位的認識 高二物理組杜士迎 思考3 如圖是一個理想變壓器的電路圖 若A B兩點接交流電壓U時 五個相同的燈泡均正常發(fā)光 則原 副線圈的匝數(shù)比為 A 5 1B 1 5C 4 1D 1 4 解 設燈泡正常發(fā)光的電流為I 則原 副線圈的電流分別為I和4I 如圖示 所以原 副線圈的匝數(shù)比為4 1 C 高二物理組杜士迎 思考3 在繞制變壓器時 某人誤將兩個線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個臂上 當通以交變電流時 每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈 另一半通過中間的臂 已知線圈1 2的匝數(shù)之比n1 n2 2 1 在不接負載的情況下 A 當線圈1輸入電壓220V時 線圈2輸出電壓為110VB 當線圈1輸入電壓220V時 線圈2輸出電壓為55VC 當線圈2輸入電壓110V時 線圈1輸出電壓為220VD 當線圈2輸入電壓110V時 線圈1輸出電壓為110V 真正的理解原理 高二物理組杜士迎 分析 因為理想變壓器原 副線圈電壓之比 U1 U2 等于線圈中產(chǎn)生的感應電動勢之比 E1 E2 每個線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過另一線圈 所以當從線圈1輸入電壓U1 220V時 由 答 B D 當從線圈2輸入電壓U2 110V時 同理由 高二物理組杜士迎 例4 某發(fā)電機輸出功率P 100千瓦 發(fā)電機端電壓U 500伏 向遠距離輸電的輸電線總電阻R 10歐 現(xiàn)要求輸電損耗為5 用戶得到的電壓恰好為220伏 則 畫出輸電線路的示意圖 求出所用的變壓器的原副線圈匝數(shù)比 解 線路上損耗的功率為P 5000W P I22R 電流為I2 25A 線路上的電壓為U I2R 200V U2 P I2 100000 25 4000V n1 n2 U1 U2 1 4 U3 U2 U 3800V U4 220V n3 n4 U3 U4 190 11 高二物理組杜士迎 15V 5V 例5 如圖所示 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比N1 N2 N