变压器和远距离输电_含答案.docx

变压器和远距离输电

重点突破

知识点一理想变压器的原理及根本关系式

由于理想变压器没有漏磁和能量损失，所以穿过原、副线圈的磁通量ф相等，磁通量的变化率

△ф/△t也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应电动势与原、副线圈的匝数成正比．故变压器的工作原理是电磁感应〔互感现象〕．

Bn

B

n1

n2

A

a

b

U

变压器的变压比:U1／n1=U2／n2=U3／n3=…=ΔU／Δn=k

变压器的变流比:n1I1=n2I2+n3I3+……

理想变压器的输入功率由输出功率决定：

【应用1】如下图，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1：n2=4:1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加一定交变电流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA：PB=和电阻两端的电压之比UA：UB=。

知识点二远距离输电

1、远距离输电示意图

2、几个常用关系式：

假设发电站输出电功率为P，输出电压为U，用户得到的电功率为P’，用户得到的电压为U’，输电导线的总电阻为R。〔如图〕

①导线损失的电压△U=U-U’=IR。

②输电电流I=P/U=〔U-U’〕/R。

③输电导线上损失的电功率P损=P-P’=I2R=P2R/U2。

由以上公式可知，当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n2。

~R【应用2】学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R=4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V，40W〞的灯6

~

R

〔1〕发电机的输出功率多大？

〔2〕发电机的电动势多大？

〔3〕输电线上损耗的电功率多大？

【应用3】17、三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3m/s的速度流入水轮机后以v2＝1m/s的速度流出，流出水位比流放水位低10m，水流量为Q＝103m3/s.水轮机效率为75%，发电机效率为80%，试问：

(1)发电机的输出功率是多少？

(2)如果发电机输出电压为240V，用户所需电压为220V，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12Ω，那么所需用升、降压变压器的原副线圈匝数比分别是多少？

【应用4】19、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2=3∶l，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及假设干“6V、6W〞的一样灯泡，原线圈输入如图乙所示的交变电压。求：

〔1〕图甲中电压表的示数；

〔2〕灯泡均正常发光时电路中最多允许接入的灯泡个数。

方法探究

类型理想变压器动态问题分析

【例】如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，那么〔〕

U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大

U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小

U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大

P的位置不变，K合在a处，假设U1增大，I1将增大

处理这类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中“谁决定谁〞的问题。注意因果关系，对电压而言，输入决定输出；而对于电流、功率，输出决定输入。

成功体验

1．〔南京市2007-2021学年度第一学期期末调研测试卷〕某理想变压器原、副线圈的匝数比为55：9，原线圈所接电源电压按图示规律变化。副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为40W。那么以下判断正确的选项是〔〕

A、副线圈两端电压为V

B、原线圈中电流表的示数约为

C、变压器的输入、输出功率之比为55：9

D、原线圈两端电压的瞬时表达式为u=220sin100πt〔V〕

AVabcdu1n1n2Rpooooo2．〔扬州市07-08学年度第一学期高三期末调研卷〕如下图,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，b

A

V

a

b

c

d

u1

n1

n2

R

p

o

o

o

o

o

A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V

B．当t=s时，c、d间的电压瞬时值为110V

C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小

D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小

3．〔09年广东物理〕图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，以下表述正确的选项是

A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失

B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗

C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小

D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好

4.〔09年山东卷〕某小型水电