变压器 远距离送电.doc

变压器远距离送电【教学结构】一、变压器1.变压器的功能：改变交流电电压。能把低电压升高也能把高电压降低但不能改变直流电压。2.变压器的结构：如图1所示。闭合铁心和绕在铁心上的两个线圈组成。原线圈（又称初级线圈）：与电源连接的线圈。其匝数为n1加在原线圈上的交流电压为U1线圈中电流强度为I1线圈的电阻为r1副线圈（又称次级线圈）：与负载连接。做为用电器的电源。其各物理量符号分别为：n2、U2、I2、r2。3.理想变压器的变压原理在原线圈上加上交变电压原线圈中就有交流电在铁心中产生交变磁通量原、副线圈中都产生感应电动势若副线圈接有负载就产生感应电流。(1)忽略漏磁现象：原、副线圈中的电流都产生变化磁通量都集中在铁心中忽略漏到铁心外面的磁通量故此可认为在闭合铁心中各处磁通量变化率均相同且为。原线圈产生的感应电动势副线圈感应电动势。所以。(2)忽略原、副线圈的电阻r1、r2。加在原线圈的电压与感应电动势就可近似认为：同理副线圈的感应电动势与输出电压关系为：所以。变压器的原、副线圈的端电压之比就等于这两个线圈匝数之比。当n1<n2时变压器为升压器使电压升高当n2<n1时变压器为降压器使电压降低。调整原副线圈的匝数之比在副线圈可得到任意大小的电压满足各种用电器的需要。应明确n1、n2不能很小否则不能起变压作用。(3)忽略变压过程中的能量损失电源对变压器的输入功率P1与变压器的输出功率P2的关系为P1=P2即U1I1=U2I2所以变压器的原、副线圈的电流与原、副线圈匝数成反比。高压线圈电流较小、绕制导线较细低压线圈电流较大绕制导线较粗。二、远距离送电为了环境保护减少空气污染和自然资源的应用发电站往往建立在离用电单位很远的地方自然会出现远距离送电问题。远距离送电的突出问题是电能的损失问题。能量损失在很长的输送电线上输送线越长电阻越大能量损失越多。如何减少能量损失是远距离送电的关键问题。在导线损失的电能转化为内能其规律为Q=I2Rt。输电时间t不能减少。只能减小电阻。R=。l由输送距离决定不能减小。ρ材料电阻率不能无限减小只能选用ρ小的材料银成本太高。其次铜多数用钼导线。S为导线横截面积但S不能太大否则导线重量太大难以架设。电阻减小也不能大幅度减小能量损失。最有效的办法是减小电流强度电流强度减为原来的能量损失减为原来。根据输送功率P=UI在输送一定的电功率时输送电压越高输送电流越小为减少能量损失采用高压输电方法。输送电压高达几十万伏。输送过程：把发电机送出的交流电经过变压器升压经过远距离输送进入变压器经过降压变压器送给各用电路原理如图2所示。若输送功率为P输送电压为U导线电阻为R则输送电流I=损失功率。输送功率一定输送电压越大损失功率越小。【解题点要】例一、理想变压降压器的原线圈串联安培表A1和R1后接入6V的直流电源当副线圈的负载电阻R2变小时以下说法正确的是（）A.输入功率一定等于输出功率B.由于输出功率增大A1读数增大C.A2的读数大于A1的读数D.A1读数不为零且保持不变解析：必须注意变压器只能对交流电变压不能改变直流电压。在变压器的副线圈没有电流更无输出功率。选项ABC均不正确。对于初级线圈。电阻R1与电源组成的闭合电路有恒定电流所以选项D正确。例二、关于变压器原、副线圈的电流下列说法中正确的是（）A.原线圈中的电流随着副线圈中的电流增大而增大B.原线圈中的电压随着副线圈中的电流增大而增大C.当副线圈断路时原线圈中无电流D.当副线圈断路时原线圈上电压为零解析：变压器的原线圈是交流发电机的用电器原线圈的端电压由发电机决定与其它因素无关。副线圈相当一个电源经过电磁场会把发电机的电能输出给用电器当负载增大时副线圈中电流增大要输出更多的电能原线圈需输入更多电能故此原线圈中的电流增大A选项正确。选项B、D错误。原线圈在副线圈断路时仍有电流称为激磁电流C错误。例三、图4所示为交流电压随时间变化的图象由图象可知交流电电压最大值为V。有效值为V瞬时值U=V周期为频率为。解析：掌握利用图象解决问题的知识和方法也是重要内容之一从图4中很容易看出交流电最大值为10V但最小值不是－10V。有效值U有=0.0707Um=7.07V。交流电瞬时值应是按正弦规律随时间变化的函数。从图象可知正弦函数的初相不为零实为余弦函数。U=10sinwtV。周期T=0.1sf=10Hz∴U=10sin20πt。在处理交流电图象问题时数字知识很重要因为物理课内不讲交流电的相位初相位只有靠数字知识解决问题。例四、理想变压器初级电压为220V用交流电压表量得次