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2019-2020年高二物理變壓器 遠(yuǎn)距離輸電 人教版 [學(xué)習(xí)目的] 1、理解變壓器原理，了解變壓器的構(gòu)造、變壓器的變壓比、變壓器的變流比。 2、知道遠(yuǎn)距離輸電的方式，會(huì)進(jìn)行簡單的計(jì)算。 [學(xué)習(xí)內(nèi)容] 一、 變壓器 變壓器的構(gòu)造: 原線圈 、副線圈 、鐵芯 二、變壓器的變壓比 變壓器的變流比 變壓器的功率關(guān)系： 變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制 低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，應(yīng)用較粗的導(dǎo)線繞制 三、幾種常用的變壓器 a. 自耦變壓器 b.調(diào)壓變壓器 c.電壓互感器、電流互感器 四、. 遠(yuǎn)距離輸電 1、減少輸電中的功率損失可以有兩種方法: P損=I2 R （1）、減小電阻 （2）、提高輸電的電壓U，減小電流I． 2、遠(yuǎn)距離輸送電示意圖 [典型例題] 例1：一臺(tái)變壓器原線圈輸入380V電壓后，副線圈輸出電壓為19V，若副線圈增加150匝，輸出電壓增加到38V，則變壓器原線圈的匝數(shù)為多少匝？ 例2、如圖27—3所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=4∶1，當(dāng)導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場中作勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，電流表A1的示數(shù)為12mA，則電流表2的示數(shù)為（ ） A．3mA B．48mA C．與R的阻值有關(guān) D．0 例3. 如圖所示的理想變壓器,輸入電壓U1 =220伏，各線圈匝數(shù)之比n1 :n2: n3=10:5:1。R2=110歐, 測得通過R3的電流I3 =2A。求：流經(jīng)電阻R2及初級(jí)線圈中的電流強(qiáng)度I2 和I1 各為多少？ 例4 在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上．當(dāng)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個(gè)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(fù)載的情況下 A．當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為110V B．當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為55V C．當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為220V D．當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為110V 例5、變壓器接入某輸電電路中，現(xiàn)以相同的輸入電壓U，不同的輸出電壓輸送相同的電功率P，輸電線電阻為R．當(dāng)副線圈與原線圈匝數(shù)比為K時(shí)，輸電線線路上損耗的功率為 ；當(dāng)匝數(shù)比為nK時(shí)，線路上損耗的功率為原來的______倍 例6、某發(fā)電機(jī)輸出功率P=100千瓦，發(fā)電機(jī)端電壓U=1000伏，向遠(yuǎn)距離輸電的輸電線總電阻R=8歐?，F(xiàn)要求輸電損耗為5%，用戶得到的電壓恰好為220伏，則： ①畫出輸電線路的示意圖； ②求出所用的變壓器的原副線圈匝數(shù)比 例7. 有一條河流，河水流量為4m 3/s，落差為5m，現(xiàn)利用它來發(fā)電，使用的發(fā)電機(jī)總效率為50％，發(fā)電機(jī)輸出電壓為350V，輸電線的電阻為4Ω，允許輸電線上損耗功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的5％，而用戶所需要電壓為220V，求所用的升壓、降壓變壓器上原、副線圈的匝數(shù)比．g=9.8m/s2 例8.學(xué)校配有一套校內(nèi)備用供電系統(tǒng)，如圖所示，由一臺(tái)內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī)向全校22個(gè)教室(每個(gè)教室有“220V40W”的白熾燈6盞)供電，如果輸電線的總電阻R是4Ω，升壓變壓器和降壓變壓器(都認(rèn)為是理想變壓器)的匝數(shù)比分別是1∶4和4∶1，那么， 　(1)發(fā)電機(jī)的輸出功率應(yīng)是多大? 　(2)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是多大? 　(3)輸電效率是多少? 訓(xùn)練設(shè)計(jì)： 1、圖為汽油機(jī)點(diǎn)火裝置。蓄電池提供的是恒定直流，問：為什么在開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_瞬間，能用變壓器得到點(diǎn)火所需的高電壓呢？ 2、如圖，可以將電壓升高供給電燈的變壓器是（　　　?。? ～ ～ 　　　　 ?。ǎ粒　　　　　。ǎ拢　　　　　　　。ǎ茫　　　　　。ǎ模? 3、為了安全，機(jī)床上照明用的電壓是36V，這個(gè)電壓是把220V的電壓降壓后得到的，如果變壓器的原線圈是1100匝，副線圈是多少匝？用這臺(tái)變壓器給40W的燈泡供電，原副線圈的電流各是多少？ 4、一臺(tái)效率是55％的離心式水泵，每秒鐘能把0.03m3的水抽到20 m高處，現(xiàn)在用一臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)水泵運(yùn)行，皮帶傳動(dòng)效率是80％，在功率分別為14KW、20KW、28KW的三臺(tái)電動(dòng)機(jī)中，選用哪一臺(tái)比較合適？ 5、（1）、（2）兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220伏的交流電壓時(shí)，測得c、d間與g、h間的電壓均為 110伏。若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110伏的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為 A、220伏，220伏； B、220伏，110伏； C、110伏，110伏； D、220伏，0； 6.用理想變壓器給純電阻負(fù)載供電時(shí)，用下列哪些辦法可以增大輸入電流? （ ） A、增加原線圈的匝數(shù) B、增加副線圈的匝數(shù) 　C、在副線圈上多串聯(lián)一個(gè)電阻 D、使繞制線圈的導(dǎo)線粗一些 7、在用理想變壓器給一個(gè)阻值為R的負(fù)載供電，在輸入電壓一定的條件下，下列哪個(gè)辦法可使變壓器輸入功率增加（ ） A、增加原線圈匝數(shù) B、增加副線圈匝數(shù) C、減小負(fù)載電阻阻值 D、增大負(fù)載電阻阻值 8、如圖所示為一理想變壓器工作電路圖，今欲使變壓器的輸入功率增大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，可行的辦法是（ ） 題5圖 U1 n1 R n2 A、原線圈的匝數(shù)n1增加到原來的2倍B、副線圈的匝數(shù)n2增加到原來的2倍 C、負(fù)載電阻的阻值R變?yōu)樵瓉淼?倍 D、n2和R都變?yōu)樵瓉淼?倍 題6圖 P U n1 n2 9、如圖所示，n1為理想變壓器原線圈，其接入電路的匝數(shù)隨著滑動(dòng)接觸點(diǎn)P的上下移動(dòng)會(huì)增加或減少，當(dāng)輸入電壓U稍有下降時(shí)，為了使接在副線圈n2上的電燈電壓保持不變，正確的調(diào)節(jié)方法是（ ） A、使P稍向上滑動(dòng) B、副線圈上改接電阻較大的電燈 C、使P稍向下滑動(dòng) D、副線圈上改接電阻較小的電燈 a b 題7圖 10、如圖所示為兩個(gè)互感器，在圖中圓圈內(nèi)a、b表示電表，已知電壓比為100，電流比為10，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，則（ ） A、a為電流表，b為電壓表B、a為電壓表，b為電流表 C、路輸送電功率是2200WD、線路輸送電功率是2.2106W 11、如圖所示是一理想的自耦變壓器，A、B端接交流電源，C、D端接負(fù)載電阻R，P為滑動(dòng)觸頭，當(dāng)P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列結(jié)論正確的是（ ） 題8圖 ～ C D R P O A B A、R兩端的電壓下降，電流減小B、R兩端的電壓升高，電流增大 C、R兩端的電壓升高，電流減小D、R消耗的功率不變 12、輸電線的電阻共計(jì)r，輸送的電功率是P，用電壓U送電，則用戶能得到的電功率是 A、 B、 C、 D、 13、發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為R，通過導(dǎo)線的電流為I，學(xué)校輸入電壓為U2，下列4個(gè)計(jì)算輸電線損耗的式子中，不正確的是（ ） A、 B、 C、 D、 14、在遠(yuǎn)距離交流輸電中，輸電線路上既有功率損失，又有電壓損失，它們兩者產(chǎn)生的原因（ ） A、都是由輸電線的電阻產(chǎn)生的 B、都是由輸電線的電阻和電抗（感抗和容抗）兩者產(chǎn)生的 C、功率損失只由輸電線的電阻產(chǎn)生，電壓損失由電阻和電抗兩者產(chǎn)生 D、電壓損失只由輸電線的電阻產(chǎn)生，功率損失由電阻和電抗兩者產(chǎn)生 15、遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖如圖所示，若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是（） A、升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶電設(shè)備消耗的功率無關(guān) B、輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定 C、當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時(shí)，輸電線上損失的功率增大 D、升壓變壓器的輸出電壓等于降壓器輸入電壓 題4圖 發(fā)電機(jī) 升壓變壓器 輸電線 用戶 降壓變壓器 16、某發(fā)電廠原來用11kV的交流電壓輸電，后來改用升壓變壓器將電壓升高到220kV輸電，輸送的電功率都是P，若輸電線路的電阻為R，則下列說法中正確的是（ ） A、據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的電流降為原來的1/20 B、據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的電流增為原來的20倍 C、據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的功率損耗減為原來的1/400 D、據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的功率損耗將增大為原來的400倍 17、 一小水電站，輸出的電功率為20kW，輸電線總電阻為，如果先用400V電壓輸送，后又改用xxV電壓輸送，則輸送電壓提高后，輸電導(dǎo)線上損失的電功率的變化情況是 A、減小50W B、減少1200W C、減少W D、增大W 三、計(jì)算題 題9圖 18、如圖所示理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為N1：N2=2：1，原線圈接220 V交流電源，副線圈接額定功率為 20 W的燈泡 L，燈泡正常發(fā)光．當(dāng)電源電壓降為180 V時(shí)，求： （1）燈泡實(shí)際消耗的功率？ （2）此時(shí)燈泡中的電流是多少？ 19、有一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為100，原線圈上所加電壓為23kV，副線圈通過總電阻為2Ω的供電導(dǎo)線向用戶供電，用戶用電器得到電壓是220V，求供電導(dǎo)線上損耗的功率？ 20、如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為10kW，輸出電壓為400V，向距離較遠(yuǎn)的用戶供電，為了減少電能損失，使用2kV高壓輸電，最后用戶得到220V，9.5kW的電力，求： （1）水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1/n2； （2）輸電線路導(dǎo)線電阻R； （3）用戶降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n3/n4. 題10圖 I1 升壓器 發(fā)電機(jī) 用戶 降壓器 n1 n2 n3 n4 U1 U4 U2 U3 I2 I3 I4 參考答案 例1：n1=3000匝,n2=150匝，例2：D例3：I2=1A，I1=0.7A例4：BD例5:(P/KU)2R 例6:圖略 1/4 190/11例7: 1/8 133/11例8: 5424W 250V 97.3% 設(shè)計(jì)訓(xùn)練： 1、 略 2、 B 3、 1.1A 0.18A 4、 14KW 5、 B 6、 B 7、 BC 8、 D 9、 C 10、BD 11、A 12、B 13、A 14、C 15、C 16、AC 17、B 18、1620/121W 18/121A 19、50W 20、1/5 20Ω 95/11