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A，B，C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=0.1s，f=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