交流電第二講變壓器 電能輸送

交流電第二講變壓器電能輸送第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日一、變壓器原理1．構(gòu)造和原理(如圖所示)(1)主要構(gòu)造：由

、

和

組成．(2)工作原理：電磁感應(yīng)的

現(xiàn)象．原線圈副線圈閉合鐵芯互感第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日3．互感器(1)電壓互感器，用來把

電壓變成

電壓．(2)電流互感器，用來把

電流變成

電流．(1)如果變壓器沒有漏磁和能量損失，這樣的變壓器就是理想變壓器．(2)變壓器只能改變交變電流的電流和電壓，不能改變恒定電流的電流和電壓．高低大小第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日I2R線

電阻率

橫截面積

輸電電壓

第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日1．理想變壓器在正常工作時(shí)，原、副線圈中相同的物理量是()A．每匝線圈中磁通量的變化率B．交變電流的頻率C．原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率D．原線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢和副線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢答案：ABC理想變壓器的理解第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日答案：A電能輸送、線路損耗的計(jì)算.輸送電流I=P/U第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日答案：C第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日4．收音機(jī)的變壓器的初級(jí)線圈有1210匝，接在U1＝220V的交流電源上，變壓器有兩個(gè)副線圈．副線圈Ⅱ的匝數(shù)為35匝，副線圈Ⅲ的匝數(shù)是1925匝．如果不計(jì)變壓器自身的能量損耗，當(dāng)變壓器工作時(shí)，線圈Ⅱ的電流I2＝0.3A時(shí)，初級(jí)線圈的電流I1＝0.114A．求線圈Ⅲ中電流和輸出電壓．(電流的計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案：0.0662A350VI1n1=I2n2+I3n3第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日(1)基本關(guān)系中U1、U2、I1、I2均指有效值．(2)當(dāng)原線圈中串聯(lián)電阻(或燈泡)時(shí)，U1為加在原線圈兩端的電壓，并不是電源的電壓．(3)只有一個(gè)副線圈的變壓器電流與匝數(shù)成反比，多個(gè)副線圈的變壓器有n1I1＝n2I2＋n3I3＋…這種關(guān)系．

第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日[例1]如圖所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，交流電源電壓U＝311sin100πtV，F(xiàn)為熔斷電流為I0＝1.0A的保險(xiǎn)絲，負(fù)載為一可變電阻．(1)當(dāng)電阻R＝100Ω時(shí)，保險(xiǎn)絲能否被熔斷？(2)要使保險(xiǎn)絲不被熔斷，電阻R的阻值應(yīng)不小于多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？[思路點(diǎn)撥]解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)根據(jù)變壓器的匝數(shù)比可以確定原、副線圈的電壓．(2)根據(jù)輸出功率決定輸入功率，從而確定輸入電流．(3)由輸入最大功率確定變阻器電阻及輸出功率．第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日[答案](1)保險(xiǎn)絲不會(huì)熔斷(2)電阻R的阻值不能小于55Ω電功率不能大于220W第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日1．如圖所示為由一個(gè)原線圈N1和兩個(gè)副線圈N2、N3組成的理想變壓器，已知N1∶N2∶N3＝4∶2∶1，電阻R＝3Ω，副線圈N2接2個(gè)“6V6W”燈泡，副線圈N3接4個(gè)3W的燈泡，所有燈泡均正常發(fā)光求電源的輸出功率．

，答案：36W“6v6w”3wP出=PR+P1。P1=P2+P3.第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日理想變壓器動(dòng)態(tài)分析問題第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日3．分析動(dòng)態(tài)問題的思路程序可表示為第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日U1I1I2n1n2U2R變壓器輸入輸出電壓、電流、功率大小之間的因果關(guān)系1.輸入功率P1由輸出功率P2決定；P1＝P22.U1由電源決定；3.U2由U1和匝數(shù)比決定；

U2＝n2/n1·U14.I2由U2和負(fù)載決定；I2＝U2／R5.I1由I2和匝數(shù)比決定；

I1＝n2/n1·I2對于功率：“副制約原”即“P2決定P1”對于電壓：“原制約副”即“U1決定U2”。對于電流：“副制約原”即“I2決定I1”第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日AV~R1R2SA.U增大,I增大,P1增大C.U減小,I減小,P1減小D.U不變,I減小,P1不變B.U不變,I減小,P1增大練1、如圖所示：理想變壓器的原線圈接高電壓，變壓后接用電器，線路電阻不計(jì)。S原來閉合，且R1=R2，現(xiàn)將S斷開，那么交流電壓表的示數(shù)U、交流電流表的示數(shù)I和用電器上R1的功率P1將分別是：DU1制約U2，I2制約I1，P2制約P1。動(dòng)態(tài)分析S斷開，U1不變，n1、n2。則U2不變。R總增大，I2減小。I1=I。P1=U22/R1第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日多副線圈級(jí)問題1。電壓關(guān)系：由于線圈是繞在同一鐵芯上，穿過每一個(gè)線圈的磁通量的變化率相等：U1:U2:U3:….=n1:n2:n3:…2.功率關(guān)系：原線圈的輸入功率等于所有副線圈的輸出功率（P入=p出）P1=P2+P3+….3。電流關(guān)系:P入=p出U1I1=U2I2+U3I3+…I1n1=I2n2+I3n3+….第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日練、如圖所示：理想變壓器的交流輸入電壓U1=220V，有兩組副線圈，其中n2=36匝，標(biāo)有“6V，9W”、“12V，12W”的燈泡分別接在兩副線圈上均正常發(fā)光，求：（1）原線圈的匝數(shù)為n1和另一副線圈的匝數(shù)n3.（2）原線圈的電流I1和P1。n3n2n1（1）n1＝1320匝n3=72匝（2）I1=0.095A，P1=21W電壓關(guān)系、電流關(guān)系、功率關(guān)系1.U1：U2:U3=n1:n2:n3.2.I1n1=I2n2+I3n3.P1=I1U1.第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日n3n2n1知：U1=220V,n2=36,P2=9W,U2=6V,P3=12W.U3=12V.（1）原線圈的匝數(shù)為n1和另一副線圈的匝數(shù)n3.（2）原線圈的電流I1和P1。第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日練：如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為4:1，原線圈中的電阻A與副線圈中的負(fù)載電阻B阻值相等。ab端加一交流電壓U后，（1）兩電阻消耗的功率之比為多少？（2）兩電阻兩端電壓之比為多少？（3）B電阻兩端電壓為多少？n1n2BAUab串聯(lián)利用I求解U1第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日練習(xí)、如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1：n2=3：1，有四只相同的燈泡連入電路中，若燈泡L2、L3、L4均能正常發(fā)光，則燈泡L1（）A、也能正常發(fā)光B、較另三個(gè)燈暗些C、將會(huì)燒壞D、不能確定n2n1L3L4L1L2A設(shè)通過L2、L3、L4的電流均為I0。I1:I2=n2:n1.I2=3I0.則I1=I0.線圈和用電器串聯(lián)，采用I求解第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日練：如圖所示，理想變壓器輸入端PQ接穩(wěn)定的交流電源，通過單刀雙擲開關(guān)S可改變變壓器原線圈匝數(shù)(圖中電壓表及電流表皆為理想電表)，則下列說法中正確的是()A．當(dāng)滑片c向b端移動(dòng)時(shí)，變壓器輸入功率變大B．當(dāng)滑片c向a端移動(dòng)時(shí)，電流表A1的示數(shù)將減小，電壓表V的示數(shù)不變C．當(dāng)滑片c向b端移動(dòng)時(shí)，電流表A2的示數(shù)將變大，電壓表V的示數(shù)也變大D．滑片c不動(dòng)，將開關(guān)S由1擲向2時(shí)，三個(gè)電表A1、A2、V的示數(shù)都變大D第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日練：為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后A．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變B．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大C．V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大D．V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變AD第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日高壓輸電問題分析1．對高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”的順序，或從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”一步一步進(jìn)行分析．2．遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(如圖所示)：第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日例某學(xué)校有一臺(tái)應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻為r＝1Ω，升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻為R＝4Ω，全校22個(gè)教室，每個(gè)教室用“220V,40W”的燈泡6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，則(1)輸電線上損耗的電功率多大？(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率多大？(3)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢多大？[思路點(diǎn)撥]畫出輸電線路圖，在圖上標(biāo)上各量，然后逐級(jí)計(jì)算。發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢：E=I1r+U1第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日[答案](1)144W(2)5424W(3)250V第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日互感器

A電流互感器電壓互感器V

使用時(shí)把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)

使用時(shí)把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)測量高壓電流電壓、避免出現(xiàn)危險(xiǎn)第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日圖（a）A鐵芯圖（b）C練、鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（a）所示。圖（a）中電流表的讀數(shù)為1.2A。圖（b）中用同一電纜線繞了3匝，則A.這種電流表能測直流電流，圖（b）的讀數(shù)為2.4AB.這種電流表能測交流電流，圖（b）的讀數(shù)為0.4AC.這種電流表能測交流電流，圖（b）的讀數(shù)為3.6AD.這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖（b）的讀數(shù)為3.6AI1n1=I2n2.其中n1變，n2不變原線圈匝數(shù)變但電流沒變。對于a：1×I1=1.2×n2對于b：3×I1=Ib×n2第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日練、為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路前端一般都安裝漏電保護(hù)開關(guān)，如圖所示是保護(hù)開關(guān)的電路原理簡圖．問：（1）電路正常工作時(shí)，b線圈是沒有電流的，原因是什么？（2）如果站在地上的人不小心接觸火線時(shí)，b線圈為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日答案（1）電流互感器a側(cè)兩線圈完全相同，流過兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們產(chǎn)生的磁場相互抵消，b側(cè)線圈磁通量總為零而不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流．（2）火線的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流回發(fā)電廠，a側(cè)兩線圈電流大小不等，產(chǎn)生“剩余電流”在鐵芯中產(chǎn)生變化的“剩余磁通”，b側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流．第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日例、如圖所示，（a）是一理想變壓器的電路連接，（b）是在原線圈兩端所加的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象，已知原副線圈的匝數(shù)比為10：1，電流表A2的示數(shù)為2A，開關(guān)S斷開，求：（1）變壓器輸入功率和電壓表的示數(shù)；（2）將開關(guān)S閉合，定性分析電路中三只電表的示數(shù)變化情況。制約關(guān)系、有效值問題、動(dòng)態(tài)問題。電壓不變，負(fù)載電阻減小，I2增大、I1增大第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日例、如圖所示，理想變壓器有兩個(gè)副線圈，原線圈1接220V的交流電源，副線圈2的匝數(shù)為30匝，兩端并有“12V、12W”的燈泡L正常發(fā)光，副線圈3的輸出電壓為110V，接有電R，通過R的電流為0.4A，求：（1）副線圈3的匝數(shù)n3；（2）原線圈1的匝數(shù)n1和通過它的電流I1。1)U1:U2:U3=n1:n2:n32)p1=p2+p3,I1U1=P2+I3U3?；騃1n1=I2n2+I3n3.U2:U3=n2:n3第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日例、完全相同的燈泡全部正常發(fā)光，三個(gè)線圈的匝數(shù)之比為：_____