变压器与电能的输送
变压器与电能的输送
n1
n2
B
A
U
a
b
U1
解：设副线圈两端电压为U2、原副线圈电流分别为I1、I2
I2R
4
UB
UA= I1R=
=
4
n2
I1
I2
=
n1
=4Biblioteka 1IAIB
=
P1
P2
=
I12R
I22R
=
1
16
（1）
（2）
UA
UB
=
4
1
U2
n1
n2
B
A
U
a
b
（3）
U1
U2
=
n1
n2
=
4
1
UB=U2
U=UA+U1
4
UB
=
+
4UB
A U1＞U2，I1＞I2 B U1＞U2，I1＜I2 C U1＜U2，I1＞I2 D U1＜U2，I1＜I2
题型：理想自耦变压器
D
例10、理想变压器接在电压为U的正弦交流电源上，当开关接a时交流电流表和交流电压表的读数分别为I1，U1，当开关接b时，两表的读数分别为I2，U2，则（ ）
b
a
c
d
15V
5V
例11、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2：n3=44：3：1，原线圈两端输入电压U1=220V，在变压器输出端如何连接可使一盏“20V、10W”灯泡正常发光？如何连接可使一盏“10V、5W”灯泡正常发光？通过计算分别画出连接图。
220V
题型：电路设计题
单击此处添加大标题内容
E2=U2 +I2r2 ≈U2 则
变压器与电能的传输
变压器与电能的传输在现代社会中，电能的传输是我们生活和工作中必不可少的一部分。
而电能的传输与变压器息息相关。
本文将深入探讨变压器与电能的传输的关系，以及它们在能源领域中的重要性。
一、变压器的基本原理变压器是一种用来改变交流电压的装置。
它由一个铁心和两个或更多的线圈组成。
其中一个线圈被称为“主线圈”，用来输入电能；另一个线圈被称为“副线圈”，用来输出电能。
变压器的工作原理是基于电磁感应的。
根据法拉第电磁感应定律，当交流电通过主线圈时，产生的磁场会穿透副线圈，从而在副线圈中产生感应电压。
通过调整主线圈的匝数和副线圈的匝数比例，可以实现输入电能与输出电能之间的电压比例变化。
这就是变压器能改变交流电压的原因。
二、电能的传输过程在电能的传输过程中，变压器扮演着重要的角色。
当发电厂产生电能时，需要将其传输到不同地方供应给用户使用。
这个过程涉及到输电线路和变压器站。
首先，发电厂将发电的电能通过输电线路输送到变压器站。
输电线路通常采用高压电缆或电力铁塔进行输送，以减少能量损失。
然后，在变压器站中，电能经过变压器进行降压或升压处理，以适应不同区域的电压需求。
最后，经过变压器处理后的电能再次通过输电线路输送到用户家中或工厂等地方供应使用。
需要注意的是，在电能的传输过程中，变压器不仅起到了改变电压的作用，同时还能够实现输电线路中电能的调整与控制。
通过调整变压器的参数，可以实现对电能的稳定传输与分配，确保用户能够得到稳定可靠的电力供应。
三、变压器在能源领域中的重要性变压器作为电能传输的关键设备，在能源领域中具有重要的地位和作用。
首先，变压器能够实现电能的长距离传输。
由于电能的传输过程中存在能量损耗，所以在进行长距离传输时，需要采取措施来减少能量损失。
而变压器能够将电能的电压进行升高，在高电压状态下进行输送，从而减少能量损耗，提高电能传输的效率。
其次，变压器能够实现电能的分配与调整。
在不同地区，电压需求可能存在差异。
通过变压器站中的变压器进行升压或降压处理，能够根据不同地区的需求实现对电能的分配与调整，确保不同地区的用户得到合适的电压供应。
电力的输送与变压器的原理
电力的输送与变压器的原理电力是现代社会不可或缺的能源之一，它在各个领域发挥着重要的作用。
然而，电力的输送过程并不简单，需要借助变压器等设备来实现。
本文将探讨电力输送的基本原理以及变压器的工作原理。
一、电力输送的基本原理电力输送是指将发电厂产生的电能通过输电线路传输到用户终端的过程。
在这个过程中，需要解决电压损耗和电流损耗的问题。
电压损耗是指电能在输电线路中由于电阻而损失的现象。
根据欧姆定律，电阻越大，电压损耗越大。
因此，为了减小电压损耗，需要采取一些措施，如增加输电线路的截面积，减小线路的长度等。
电流损耗是指电能在输电线路中由于电阻而转化为热能的现象。
根据焦耳定律，电流越大，电流损耗越大。
为了减小电流损耗，可以通过提高输电线路的电压来实现。
这也是为什么高压输电比低压输电更有效率的原因之一。
二、变压器的工作原理变压器是电力输送过程中不可或缺的设备，它通过改变电压的大小来实现电能的传输。
变压器由两个或多个线圈组成，分别称为初级线圈和次级线圈。
变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律和电能守恒定律。
当交流电通过初级线圈时，产生一个交变磁场。
由于次级线圈与初级线圈紧密相连，交变磁场会在次级线圈中感应出电动势。
根据法拉第电磁感应定律，电动势的大小与磁场的变化速率成正比。
通过改变初级线圈和次级线圈的匝数比，可以实现电压的升高或降低。
根据电能守恒定律，变压器的输入功率等于输出功率。
因此，变压器可以实现电压的升压或降压的同时，保持功率的平衡。
除了改变电压大小，变压器还可以实现电流的升高或降低。
根据变压器的变压比和电能守恒定律，可以得出变压器的输入电流等于输出电流乘以变压比的倒数。
三、变压器的应用变压器广泛应用于电力系统中，包括发电厂、输电线路和用户终端。
在发电厂中，变压器用于将发电机产生的低压电能升压到输电线路所需的高压电能。
在输电线路中，变压器用于将高压电能降压到用户终端所需的低压电能。
在用户终端，变压器用于将低压电能升压或降压到特定的电压供应给各种电器设备。
变压器与电能的输送
变压器及电能的输送目标认知学习目标1．知道原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）的概念。
2．知道理想变压器的概念，记住电压与匝数的关系。
3．知道升压变压器、降压变压器概念。
4．会用及I1U1=I2U2（理想变压器无能量损失）解题。
5．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。
6．分析论证：为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。
7．会计算电能输送的有关问题。
8．了解科学技术与社会的关系。
学习重点1．理想变压器改变电流和电压的计算，即应用及I1U1=I2U2进行计算和分析。
2．理解高压输电的意义并能分析、解决有关高压输电的一些简单问题。
学习难点1．对变压器的动态工作原理的理解。
2．远距离输电过程负载发生变化时引起各个物理量变化的动态分析，尤其是能量传递和转化的动态分析。
知识要点梳理知识点一：变压器的构造和工作原理要点诠释：1．变压器的构造：（以单相变压器为例）①闭合铁芯用导磁性能良好的硅钢片叠合而成，用来提供原线圈共同的封闭的磁路。
原线圈中电流产生的磁场认为全部通过闭合铁芯。
彼此绝缘的硅钢片是用来减少涡流造成电能的损失。
②原线圈（又叫初级线圈）和副线圈（又叫次级线圈）原副线圈大都由绝缘铜导线绕制而成，套在闭合铁芯上。
有大电流的线圈铜导线的截面积要大一些。
③其它部分大功率变压器要放在盛有绝缘油的钢筒内，并带有散热管，以便有效地将原副线圈以及铁芯中产生的焦耳热释放出去，防止温度过高烧坏变压器，同时提高线圈间的绝缘性能。
2．变压器的构造和工作原理简而言之：变压器是根据电磁感应现象中的互感原理制成并改变交流电压和电流的。
具体说来：当原线圈中通有交变电流时就会在闭合铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量完全穿过绕在同一铁芯上的副线圈，便在副线圈中产生出感应电动势，如果副线圈上接有负载构成闭合回路，那么副线圈中便产生了感应电流。
感应电流产生的磁通量反过来影响原线圈在闭合铁芯中的磁通量，如此相互作用实现电能从原线圈转移到副线圈，同时获得所需要的电压和电流。
变压器及电能的输送
(
)
解析：水平铜盘做匀速圆周运动， 解析：水平铜盘做匀速圆周运动，半径切割磁感线产生恒定定的感应电动势相 当于电源． 不变时变压器原线圈所加的是恒定电压， 当于电源．当R1不变时变压器原线圈所加的是恒定电压，副线圈中的磁通量一 定，磁通量的变化量为零，故其输出电压为零，分析可知A、C错，B对；当R1 磁通量的变化量为零，故其输出电压为零，分析可知 、 错 对 变化时，原线圈所加的不是交流电压，其原、副线圈的电流关系不确定， 变化时，原线圈所加的不是交流电压，其原、副线圈的电流关系不确定，故D 错． 答案： 答案：B
基本 关系
电流关系 频率关系 电压
制约 关系
功率 电流
特别提醒： 基本关系中 基本关系中U 均指有效值． 特别提醒：(1)基本关系中 1、U2、I1、I2均指有效值． (2)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种 只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比， 只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比 关系． 关系．
自主学习回顾
核心要点突破
热考题型突破
随堂专项演练
易错易混分析
限时规范训练
5．几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器 电压互感器：用来把高电压变成低电压. (2)互感器 电流互感器：用来把大电流变成小电流.
自主学习回顾
核心要点突破
热考题型突破
随堂专项演练
易错易混分析
限时规范训练
二、电能的输送 1．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为 Q＝I2Rt. 2．降低输电损耗的两个途径 l (1)减小输电线的电阻．由电阻定律 R＝ρ 可知，在输电距离一定的情况下，为减 S 小电阻，应采用电阻率小的材料，也可增加导线的横截面积． (2)减小输电导线中的输电电流．由 P＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电的 电压，可以减小输电电流． 这两种方法中，适用于远距离输电的是减小输电电流，即利用高压输电．
变压器及电能的输送教案
变压器及电能的输送教案第一章：变压器的基本概念1.1 变压器的定义1.2 变压器的作用1.3 变压器的种类1.4 变压器的主要参数1.5 变压器的工作原理第二章：变压器的结构与构造2.1 变压器的基本结构2.2 铁芯的作用和构造2.3 线圈的作用和构造2.4 绝缘材料的作用和种类2.5 变压器的接线方式第三章：变压器的运行与维护3.1 变压器的启动与停止3.2 变压器的运行状态监测3.3 变压器的负载分配3.4 变压器的故障处理3.5 变压器的维护与保养第四章：变压器的选择与应用4.1 变压器容量的选择4.2 变压器类型的选择4.3 变压器安装位置的选择4.4 变压器在电力系统中的应用4.5 变压器的节能与环保第五章：电能的输送与损耗5.1 电能输送的基本原理5.2 输电线路的种类与结构5.3 输电线路的损耗与减少方法5.4 变压器的损耗与效率5.5 电能输送的优化与提高第六章：变压器的检测与试验6.1 变压器性能的检测项目6.2 变压器测试设备及方法6.3 变压器的空载试验6.4 变压器的负载试验6.5 变压器的绝缘试验第七章：电力变压器的并联运行7.1 并联运行的条件与方式7.2 并联运行中变压器的负载分配7.3 并联运行中变压器的电压调整7.4 并联运行中变压器的故障处理7.5 并联运行的优点与局限性第八章：变压器在特殊环境中的应用8.1 变压器在高温环境中的应用8.2 变压器在潮湿环境中的应用8.3 变压器在腐蚀环境中的应用8.4 变压器在振动环境中的应用8.5 特殊环境变压器的选型与安装第九章：变压器的保护与控制9.1 变压器保护的基本原理9.2 变压器保护装置的种类与作用9.3 变压器的过载保护9.4 变压器的短路保护9.5 变压器的绝缘保护与监控第十章：电能输送与变压器的未来发展趋势10.1 超高电压输电技术的发展10.2 变压器材料与技术的创新10.3 智能电网中的变压器应用10.4 绿色能源与变压器的节能环保10.5 未来变压器行业的发展趋势重点和难点解析重点环节1：变压器的工作原理补充和说明：变压器的工作原理涉及到电磁感应的基本概念，需要深入讲解法拉第电磁感应定律，并通过示例和实验来帮助学生理解变压器如何实现电压的升降。
第十三章第二讲变压器电能的输送
[思路点拨] 解答本题应把握以下几点： (1)电压表、电流表的读数均为交变电流的有效值； (2)原、副线圈上交变电流的周期与频率是相同的； (3)原、副线出功率决定．
[课堂笔记] 由u＝20 sin100πt V可知，Um＝20 V，f＝ 50 Hz，氖泡在一个周期内发光两次，故其发光频率为100 Hz，A选项正确．电压表示数为U＝ ×5＝100 V，B选项 正确．开关断开后电压表示数不变，输出功率变小，故C、 D两选项错误．
2×10－2 s，所以ω＝ ＝100π，交流电压瞬时值表达式u
＝220 cos(100πt) V，故A项正确，B项错误；电压表的示
数是指有效值，与某一时刻的瞬时值无关．原线圈的电压
的有效值U1＝220 V，由理想变压器的电压比等于匝数比
得：
，所以U2＝ U1＝20 V，故C项正确，D项错
误．
答案：AC
的读数为3.6 A
解析：题图所示电流表的内部结构为电流互感器，由变压器
的工作原理可知，这种电流表只可以测交变电流．因为只有
一个原、副线圈，所以电流比等于匝数的反比．设电流表连
接的线圈缠绕匝数为n，电缆线内的交变电流为I，当电流表
读数为1.2 A时满足
；当电缆线缠绕3匝时满足 ＝
.联立以上两个方程，易得I′＝3.6 A．C项正确．
一、变压器原理 1．构造和原理 (1)主要构造：由 原线圈 、副线圈和
闭合铁芯 组成． (2)工作原理：电磁感应的互感 现象．
2．理想变压器的基本关系式
基本关系
变压器
电压
＝
功率
P1＝P2
电流
＝ (n1I1＝n2I2)
3.几种常见的变压器 (1)电压互感器：用来把高电压变成低电压，如图13－2－ 2
变压器、电能的输送
变压器 电能的输送一、理想变压器1、构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．2、作用：在输送电能的过程中改变电压．3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象．（互感）．4、理想变压器的理想化条件及其规律．在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：t n E ∆∆Φ=111，tn E ∆∆Φ=222，忽略原、副线圈内阻，有 U 1＝E 1 ，U 2＝E 2，另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 21∆Φ=∆Φ由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U = 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有21P P = ，而111U I P = ，222U I P = 于是又得理想变压器的电流变化规律为12212211,n n I I I U I U ==，由此可见：理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）二、变压器的物理量变化的规律1、电压规律 2211n U n U = 理解：（1）U 1由电源决定，U 2 随U 1和n 的变化而变化，副线圈相当于一个新电源（2）U / n 表示单匝线圈的电压。
（类比于砌墙）2、功率规律 2211I U I U =理解：（1）理想变压器只传递能量，不消耗能量（2）p 1随p 2的变化而变化，但p 1不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类比：银行出纳）3、电流规律1221..n n I I =理解：R 增大，I 2 减小，p 2 减小，p 1减小，I 1 减小n 2增加，U 2增加，I 2 增加，p 2增加，p 1增加，I 1增加结论：I 1随I 2地变化而变化4、 多组副线圈（1）无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有 ===332211n U n U n U （类比：砌墙）（2）332211I U I U I U +=令k n U n U n U ===332211U 1 I 1U 3I 3U 2 I 2++=⇒332211..I n I n I n【例1】 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n 1=1760匝、n 2=288匝、n 3=800 0匝，电源电压为U 1=220V 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关系
I1
I2
U1 n1
n2 U2 R
电源
n2 n1
U2 R
I2U2
U1 U2 I2 P出 P入 I1
*输入电压U1和变压比n1：n2决定输出电压的大小
*输出电压和用电器电阻决定输出电流I2的大小
*输出电流和变流比决定输入电流I1的大小
*输出功率决定输入功率的大小 （相同）
五、几种常用变压器
1、自耦变压器
2、每匝产生的感应电动势相等
注意：
变压器的原线圈如加的是干电池、蓄电池或匀速
切割的导体棒时，副线圈两端的电压为零。
三、理想变压器的变压规律
I1
U1 n1
I2 原、副线圈中产生的感应电动势分别是
n2 U2
E1=n1
ΔΦ Δt
由此可得：
E2=n2
ΔΦ Δt
理想变压器原副线圈的端电
压之比等于这两个线圈的匝
给原线圈接交变电 压U1后，，副线圈 电压U2是怎样产生 的？
二、变压器的工作原理----互感现象
原线圈
副线圈
∽ U1
n1
n2
U2
∽
铁芯
互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发 生的互相感应现象。
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了
电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电 能（ U2、I2）转化。
n2
n1
变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流
小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通
过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是判
定高压线圈和低压线圈的一种方法。
3*、理想变压器有多组副线圈的情况：
I1n1=I2n2+I3n3+……+Innn
（安匝数相等）
４、输入输出电压、电流、功率大小之间的因果
U
B
b
n1 n2
解：设副线圈两端电压为U2、原副
线圈电流分别为I1、I2
A
a
（1）
IA IB
=
I1 I2
=
nn21 =
1 4
U
U1
U2
B
P1 P2
=
II1222RR=
1 16
（2）UA=
I1R=I24R
=
UB 4
UA 1 UB= 4
b
n1 n2
（3）
U1 U2
=
n1 n2
=
4 1
U=UA+U1 =
数之比
U1 U2
=
n1 n2
EE21=
n1 n2
原线圈回路有： U1− E1=I1r1≈ 0 则 U1=E1 副线圈回路有：
升压变压器：n2 >n1 U2>U1
E2=U2 +I2r2 ≈U2 则 U2=E2
降压变压器：n2 <n1 U2 <U1
所以：
U1 U2
=
n1 n2
三、理想变压器的变压规律
理想变压器有多组副线圈的情况：
2、变压器虽能改变电压、电流，但不能改变功率 和频率，输入功率总等于输出的总功率，次级交 变电流的频率总等于初级交变电流的频率．
例1
1
2A
1
2A
思考：下棒做匀速向右、加速向右、减速向右过程中 电流表的示数与电流方向怎样？
例2、理想变压器原、副线圈匝数比为4 ：1，若在 原线圈上加u=400 2 sin100πt（V）的交流电压， 则在副线圈两端的电压表测得的电压为：（ B）
端电压之比等于各个线圈的匝数之比
U1 n1
=
U2 n2
=
U3 n3
=
Un nn
四、理想变压器的变流规律
问题：原副线圈的的电流间 可能满足何规律？
所以
I1 I2
=
UU12=
n2 n1
1、理想变压器输出功率应等于输入功率
即: I1U1=I2U2
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I1 I2
=
变压器与电 能的输送
戴伟东
1.示意图
变压器
一、变压器的构造 3.电路图中符号
原线圈
副线圈
铁芯与线圈
∽ U1
n1 n2
U2 ∽
n1
互相绝缘
n2
问题：变压器副线
圈和原构造： （1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）圈不变相压通器，原那副么线在
（2）原线圈：其匝数用n1表示 （3）副线圈：其匝数用n2表示 （4）输入电压：U1; 输出电压：U2.
闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换，
由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分
通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便
于研究，物理学中引入了一种理想化模型------理想
变压器。即略去原、副线圈中的电阻和各种电磁能
损失的变压器。
理想变压器:
1、穿过原副线圈的磁通量和磁通量的变化量时刻 都相同
D、当副线圈的电流为零时，原线圈 的电压一 定是零。
答案：A，B，C。
例题３、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 1，原线圈中的电阻A与副线圈中的负载电阻B阻值相 等。a b端加一交流电压U后，（1）两电阻消耗的功 率之比为多少？
（2）两电阻两端电压之比为多少？
（3）B电阻两端电压为多少？
aA
UB 4
+ 4UB
UB=U2
则
4U UB= 17
总结：注意变压器的端电压！
例题４、在真空中速度v =6.4×107m/s的电子
束连续地射入两平行极板间，如图所示，极板
长度为L=8.0×10-2m，間距d=5.0×10 -3m。两极
板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通
过 ，在两极板上加一个50Hz的交变电压
U=U0sinωt .如果所加电压的最大值U0超过某电 压UC时，电子束将有时能通过两极板，有时间 断而不能通过。（电子电量e=1.60×10-19C，电
子质量m=9.1×10-31kg）
L
（1） UC大小为多少？
.v
（2）U0求为何值时，才能 e
连接如右图所示．
（2）电流互感器：把大电流变成小电流，变流
比 I1 ／I2，在电路中的连接如下图所示．
注意：为了工作安全，电压互感器、电流互 感器的铁壳和副线圈应该接地．
特别提醒：
１、变压器的电动势、电压关系对有一个或几个副 线圈的变压器都成立，而电流关系只适用于有一 个副线圈的变压器，若为多个副线圈的变压器， 电流和匝数的关系要从功率关系导出
A、1002 V；B、100V； C、12600 1600V
V D、
注意：变压器的U、I均为有效值
练习
对于理想变压器，下面的说法正确的是（ ）
A、原线圈的输入功率，随着副线圈 的输出功 率增大而增大。
B、原线圈的输入电流，随着副线圈 的输出电 流增大而增大。
C、原线圈的电压，应该是电源的输出 电压。
问题：有没有只用一组线圈 来实现变压的变压器？
P
U1 A B
U2
U1 n1 n2 U2
降压变压器
U1 n1 n2 U2
升压变压器
2、互感器
互感器也是一种变压 器，它可以把不能直接 测量的高电压，大电流 变换成低电压、小电流 后再测量．
（1）电压互感器：把高 电压变成低电压，变压
比U1／U2，在电路中的