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1、第二节变压器远距离输电第二节变压器远距离输电 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第二二节节变变压压器器远远距距离离输输电电基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、变压器原理一、变压器原理1构造和原理构造和原理(如图如图1021所示所示)(1)主要构造：由主要构造：由_、_和和_组成组成(2)工作原理：电磁感应的工作原理：电磁感应的_现象现象原线圈原线圈副线圈副线圈闭合铁芯闭合铁芯互感互感图图1021降压降压升压升压特特别别提示：提示：(1)变压变压器不能改器不能改变变直流直流电压电压(2)细线绕细线绕制的制的线线圈圈为为高高压线压线圈，粗圈，
2、粗线绕线绕制制的的线线圈圈为为低低压线压线圈圈二、二、远远距离距离输电输电1电电路路损损失失(1)功率功率损损失：失：设输电电设输电电流流为为I，输电线输电线的的电电阻阻为为R，则则功率功率损损失失为为P_.(2)电压损电压损失：失：U_.减小功率减小功率损损失和失和电压损电压损失，都要求提高失，都要求提高_，减小，减小输电电输电电流流I2RIR输电电压输电电压电阻电阻电阻率小电阻率小横截面积横截面积(2)另另一一个个途途径径是是减减小小输输电电导导线线中中的的_，由由PIU可可知知，当当输输送送功功率率一一定定时时，提提高高_可可以以减小输电电流减小输电电流电流电流电压电压3远远距离高距离高
3、压输电压输电(如如图图1022所示所示)由于由于发电发电机本身的机本身的输输出出电压电压不可能很高，所以采不可能很高，所以采用高用高压输电时压输电时，在，在发电发电站内需用站内需用_升升压压到几百千伏后再向到几百千伏后再向远远距离送距离送电电，到达用，到达用电电区再用区再用_降到所需的降到所需的电压电压升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器图图1022课堂互动讲练课堂互动讲练一、理想一、理想变压变压器及其原、副器及其原、副线线圈基本量的关系圈基本量的关系理想理想变压变压器器没有能量没有能量损损失失(铜损铜损、铁损铁损)没有磁通量损失没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中磁通量全部集中在铁芯中
4、)基本基本关系关系功率功率关系关系原原线线圈的圈的输输入功率等于副入功率等于副线线圈的圈的输输出功率出功率电压电压关系关系原、副原、副线线圈的圈的电压电压比等于匝数比，与比等于匝数比，与负载负载情况、副情况、副线线圈圈个数的多少无关个数的多少无关电电流流关系关系只有一个副只有一个副线线圈，圈，电电流和匝数成反比流和匝数成反比多个副多个副线线圈，由圈，由输输入功率和入功率和输输出功率相等确定出功率相等确定电电流关系流关系频频率率关系关系原、副原、副线线圈中圈中电电流的流的频频率相等率相等制制约约关系关系电压电压副副线线圈圈电压电压U2由原由原线线圈圈电压电压U1和匝数比决定和匝数比决定功率功率原
5、原线线圈的圈的输输入功率入功率P1由副由副线线圈的圈的输输出功率出功率P2决定决定电电流流原原线线圈圈电电流流I1由副由副线线圈圈电电流流I2和匝数比决定和匝数比决定特特别别提醒：提醒：(1)理想理想变压变压器的器的应应用中要注意用中要注意副副线线圈和原圈和原线线圈功率相等圈功率相等这这个特点，个特点，电电流流关系的推关系的推导应该导应该以其以其为为依据依据(2)变压变压器的以上关系都是根据口字型的器的以上关系都是根据口字型的变变压压器推出的如果器推出的如果变压变压器不是器不是“口口”字型字型时时，应应根据根据变压变压器的原理及各器的原理及各线线圈中磁通量的圈中磁通量的关系推关系推导导出各物理
6、量的关系出各物理量的关系即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.(2011年杭州年杭州调调研研)对对于理想于理想变压变压器，下列器，下列说说法中法中正确的是正确的是()A原原线线圈的圈的输输入功率随着副入功率随着副线线圈的圈的输输出功率增大出功率增大而增大而增大B原原线线圈的圈的输输入入电电流随着副流随着副线线圈的圈的输输出出电电流增大流增大而增大而增大C原原线线圈的圈的电压电压不随副不随副线线圈的圈的输输出出电电流流变变化而化而变变化化D当副当副线线圈的圈的电电流流为为零零时时，原，原线线圈的圈的电压电压也也为为零零答案：答案：ABC二、理想二、理想变压变压器器动态动态分
7、析分析问题问题1匝数比不匝数比不变变的情况的情况图图10232负载电负载电阻不阻不变变的情况的情况图图10243分析分析动态问题动态问题的思路程序可表示的思路程序可表示为为即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.(2010年高考天津理年高考天津理综综卷卷)为为探究理想探究理想变压变压器原、器原、副副线线圈圈电压电压、电电流的关系，将原流的关系，将原线线圈接到圈接到电压电压有有效效值值不不变变的正弦交流的正弦交流电电源上，副源上，副线线圈圈连连接相同的接相同的灯泡灯泡L1、L2，电电路中分路中分别别接了理想交流接了理想交流电压电压表表V1、V2和理想交流和理想交流电电流表流表
8、A1、A2，导线电导线电阻不阻不计计，如，如图图1025所示当开关所示当开关S闭闭合后合后()图图1025AA1示数示数变变大，大，A1与与A2示数的比示数的比值值不不变变BA1示数示数变变大，大，A1与与A2示数的比示数的比值变值变大大CV2示数示数变变小，小，V1与与V2示数的比示数的比值变值变大大DV2示数不示数不变变，V1与与V2示数的比示数的比值值不不变变三、关于三、关于远远距离距离输电问题输电问题的分析的分析1远远距离距离输电输电的的处处理思路理思路对对高高压输电问题压输电问题，应应按按“发电发电机机升升压变压压变压器器远远距距离离输电线输电线降降压变压压变压器器用用电电器器”这样
9、这样的的顺顺序，或从序，或从“用用电电器器”倒推到倒推到“发电发电机机”一步一步一步一步进进行分析行分析2远远距离高距离高压输电压输电的几个基本关系的几个基本关系(以以图图1026为为例例)：图图1026即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3.(2010年高考江年高考江苏苏卷卷)在如在如图图1027所示的所示的远远距距离离输电电输电电路中，升路中，升压变压压变压器和降器和降压变压压变压器均器均为为理理想想变压变压器，器，发电发电厂的厂的输输出出电压电压和和输电线输电线的的电电阻均阻均不不变变随着随着发电发电厂厂输输出功率的增大，下列出功率的增大，下列说说法中法中正确的有正确
10、的有()图图1027A升升压变压压变压器的器的输输出出电压电压增大增大B降降压变压压变压器的器的输输出出电压电压增大增大C输电线输电线上上损损耗的功率增大耗的功率增大D输电线输电线上上损损耗的功率占耗的功率占总总功率的比例增大功率的比例增大解析：解析：选选CD.对对升升压压(或降或降压压)变压变压器而言，由器而言，由变压变压器器电压电压比比U1 U2n1 n2知，知，输输入入电压电压不不变变，匝数，匝数不不变变，输输出出电压电压不不变变，故，故A选项选项不正确；由不正确；由PUI知，知，U不不变变，P增大，故增大，故I增大，使得增大，使得输电线输电线上的上的电压损电压损耗耗UI2R线线增大，功
11、率增大，功率损损耗耗PIR线线增大，增大，所以降所以降压变压压变压器上的器上的输输入入电压电压减小，减小，经典题型探究经典题型探究题型一变压器的工作原理变压器的工作原理例例1 1图图1028【答案答案】BD【规规律律总结总结】对对理想理想变压变压器原、副器原、副线线圈：圈：(1)交流交流电频电频率相等率相等(2)磁通量及磁通量磁通量及磁通量变变化率相等，每匝化率相等，每匝产产生的生的电动势电动势相等相等 (2010年高考大年高考大纲纲全国卷全国卷)图图1029中中为为一理想一理想变压变压器，其原器，其原线线圈与一圈与一电压电压有效有效值值不不变变的交流的交流电电源相源相连连，P为为滑滑动头动头
12、现现令令P从均匀密从均匀密绕绕的副的副线线圈最底端开始，沿副圈最底端开始，沿副线线圈匀速上滑，直至圈匀速上滑，直至白白炽炽灯泡灯泡L两端的两端的电压电压等于其等于其额额定定电压为电压为止用止用I1表示流表示流过过原原线线圈的圈的电电流，流，I2表示流表示流过过灯泡的灯泡的电电流，流，U2表示灯泡两端的表示灯泡两端的电压电压，N2表示灯泡消耗的表示灯泡消耗的电电功功率率(这这里的里的电电流、流、电压电压均指有效均指有效值值；电电功率指平均功率指平均值值)下列四个下列四个图图中，能中，能够够正确反映相正确反映相应应物理量的物理量的变变化化趋势趋势的是的是()题型二理想变压器的动态分析理想变压器的动
13、态分析例例2 2图图1029图图10210【答案答案】BC (2010年高考浙江理年高考浙江理综综卷卷)某水某水电电站，用站，用总电总电阻阻为为2.5 的的输电线输电给输电线输电给500 km外的用外的用户户，其，其输输出出电电功率是功率是3106 kW，现现用用500 kV电压输电电压输电，则则下列下列说说法正确的是法正确的是()A输电线输电线上上输输送的送的电电流大小流大小为为2.0105 AB输电线输电线上由上由电电阻造成的阻造成的损损失失电压为电压为15 kVC若改用若改用5 kV电压输电电压输电，则输电线则输电线上上损损失的功失的功率率为为9108 kWD输电线输电线上上损损失的功率失的功率为为PU2/r，U为输电电为输电电压压，r为输电线为输电线的的电电阻阻题型三有关远距离输电的计算有关远距离输电的计算例例3 3表明表明电电能将在能将在线线路上路上损损耗完，耗完，则输电线则输电线上上损损失的失的功率功率为为3106 kW，C错错；D项项中中输电线输电线上上损损失的失的功率功率PU2/r，U应为输电线应为输电线上上损损耗的耗的电压电压，而，而不是不是输电电压输电电压，D错错【答案答案】B