变压器和电能的输送 总结
电能的输送知识点总结
电能的输送知识点总结电能的输送是指将电能从发电厂输送到用户的过程。
在这个过程中，需要考虑电能的输送效率、安全性、稳定性等因素。
本文将从输送方式、输送线路、输送设备等方面进行总结。
一、输送方式电能的输送方式主要有两种：交流输电和直流输电。
1. 交流输电交流输电是指将交流电能通过输电线路输送到用户的过程。
交流输电的优点是输电距离远、输电损耗小、成本低、维护方便等。
交流输电的缺点是输电线路的电压和电流波动大，容易产生电磁干扰和电压降低等问题。
2. 直流输电直流输电是指将直流电能通过输电线路输送到用户的过程。
直流输电的优点是输电距离远、输电损耗小、电压稳定、电流平稳等。
直流输电的缺点是成本高、维护困难等。
二、输送线路输送线路是指将电能从发电厂输送到用户的电缆或电线路。
输送线路的选择需要考虑输电距离、输电功率、输电电压等因素。
1. 输电距离输电距离是指电能从发电厂到用户的距离。
输电距离越远，输电损耗越大，需要选择更高电压的输电线路。
2. 输电功率输电功率是指电能的传输功率。
输电功率越大，需要选择更大的输电线路。
3. 输电电压输电电压是指电能的传输电压。
输电电压越高，输电损耗越小，但需要更高的安全措施。
三、输送设备输送设备是指将电能从发电厂输送到用户的设备，包括变电站、变压器、开关设备等。
1. 变电站变电站是将发电厂输送的电能进行变压、分配、控制等处理的设备。
变电站的作用是将高压电能转换为低压电能，以适应用户的需求。
2. 变压器变压器是将电能的电压进行变换的设备。
变压器的作用是将高压电能转换为低压电能，以适应用户的需求。
3. 开关设备开关设备是控制电能输送的设备。
开关设备的作用是控制电能的开关、保护电路、调节电压等。
电能的输送是一个复杂的过程，需要考虑多种因素。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的输送方式、输送线路和输送设备，以确保电能的安全、稳定和高效输送。
高中物理第3章电能的输送与变压器章末总结沪科版选修32
【学案导学设计】 高中物理 第3章 电能的输送与变压器章末总结沪科版选修3-2⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 高压输电原理⎩⎪⎨⎪⎧ 功率损失P 损＝I2R 电压损失U 损＝IR 高压输电原理抱负变压器⎩⎪⎨⎪⎧ 结构：原、副线圈、铁心原理：互感现象基本规律⎩⎪⎨⎪⎧ 电压关系：U1/U2＝n1/n2电流关系：I1I2＝n2n1功率关系：P1＝P2电能的开发与利用一、电能输送中功率损失的计算1．P 损＝I2R.2．在输电电流必然的情况下，如果电路的电阻减为本来的一半，则损失的功率变为本来的二分之一；在线路电阻不变的情况下，当电流为本来的一半，线路上损失的功率变为本来的四分之一．3．由2可知，减小电流对降低损耗更有效．4．P ＝UI.5．由P ＝UI 可知I ＝P U，由此式可知，在电功率不变的前提下，升高电压，可减小输电电流． 例1 某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2×105 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U2R，R 为输电电压，R 为输电线的电阻 答案 B解析 用500 kV 电压输电时，输电线上的电流为I ＝P U ＝3×1095×105A ＝6 000 A ，A 错；输电线上由电阻造成的损失电压为ΔU ＝IR ＝6 000×2.5 V ＝15 kV ，B 对；若改用5 kV 电压输电时，电能在输电线上损耗更大，但最多只能是3×106 kW ，弗成能超过这个值，C 错；若用ΔP电能 的输 送与 变压 器＝U2R 计算输电线上损失的功率，则U 为输电线上损失的电压，而R 为输电线的电阻，D 错． 二、抱负变压器的分析思路1．电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为U1U2＝n1n2；当变压器有多个副线圈时，U1n1＝U2n2＝U3n3＝… 2．功率思路：抱负变压器的输入、输出功率关系为P 入＝P 出，即P1＝P2；当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋…3．电流思路：由I ＝P U知，当变压器有多个副线圈时，n1I1＝n2I2＋n3I3＋…，对只有一个副线圈的变压器才有I1I2＝n2n1. 4．动态分析变压器电路的思路可暗示为例2 用一抱负变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，如图1所示．开始时开关S 是断开的．现将开关S 闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是 ( )图1A ．V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小，P 入增大B ．V1、V2的示数不变，A1、A2的示数增大，P 入增大C ．V1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P 入减小D ．V1的示数不变，V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数增大，P 入减小解析 电压表V1的示数由输入电压决意；电压表V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表V1的示数)和匝数比n1/n2决意；电流表A2的示数由输出电压U2(大小等于电压表V2的示数)和负载电阻R 负决意；电流表A1的示数即I1由变压器的匝数比n2/n1和输出电流I2决意；P 入随P 出而变化，由P 出决意．因输入电压不变，所以电压表V1的示数不变．据公式U2＝n2U1/n1，可知U2也不变，即电压表V2的示数不变．又据I2＝U2/R 负知，S 闭合后R 负减小，故I2增大，电流表A2的示数增大；输入电流I1随输出电流I2的增大而增大，故电流表A1的示数增大．因P 出＝U2I2，故P 出增大．P 入随P 出变化而变化，故P 入也增大．故选B.答案 B三、远距离输电电路中的各种关系1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图2所示，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．图22．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．3．综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒：P ＝U1I1＝U2I2＝P 用户＋ΔPΔP ＝I22RP 用户＝U3I3＝U4I4.(2)电路知识：U2＝ΔU ＋U3ΔU ＝I2R(3)变压器知识：U1U2＝I2I1＝n1n2U3U4＝I4I3＝n3n4. 其中ΔP ＝I2R ，ΔU ＝I2R 往往是解题的切入点．例3 发电机的输出电压为220 V ，输出功率为44 kW ，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户获得的电压和功率；(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户获得的电压和功率．解析 (1)示意图如图所示(2)升压变压器的输出电压U2＝n2n1U1＝101×220 V ＝2 200 V 按照升压变压器输出功率等于输入功率知，升压变压器输出电流为I2＝P U2＝44×1032 200A ＝20 A 输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR ＝I2R ＝20×0.2 V ＝4 VPR ＝I22R ＝202×0.2 W ＝80 W降压变压器上的输入电流和输入电压分别为I3＝I2＝20 AU3＝U2－UR ＝2 200 V －4 V ＝2 196 V降压变压器上的输出电压和输出电流分别为U4＝n4n3U3＝110×2 196 V ＝219.6 V I4＝n3n4I3＝10×20 A ＝200 A 用户获得的功率为P4＝I4U4＝200×219.6 W ＝4.392×104 W(3)若不采用高压输电，用220 V 低压直接供电时，电路如图所示，则输电电流I ＝P U1＝44×103220A ＝200 A ，输电线路上的电压损失UR′＝IR ＝200×0.2 V ＝40 V所以用户获得的电压为U4′＝U1－UR′＝220 V －40 V ＝180 V用户获得的功率为P4′＝IU4′＝200×180 W ＝3.6×104 W答案 (1)见解析图 (2)219.6 V 4.392×104 W(3)180 V 3.6×104 W1．(电能输送中功率损失的计算)通过一抱负变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2P1分别为( ) A.PR kU ，1nB ．(P kU )2R ，1n C.PR kU ，1n2 D ．(P kU )2R ，1n2答案 D 解析 按照变压器的变压规律，得U1U ＝k ，U2U＝nk ，所以U1＝kU ，U2＝nkU.按照P ＝UI 知匝数比为k 和nk 的变压器副线圈的电流分别为I1＝P U1＝P kU ，I2＝P U2＝P nkU .按照P ＝I2R ，输电线路损耗的电功率分别为P1＝I21R ＝(P kU )2R ，P2＝I22R ＝(P nkU )2R ，所以P2P1＝1n2.选项D 正确，选项A 、B 、C 错误．2．(抱负变压器基本规律的应用)如图3所示，抱负变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V ,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则 ( )图3A ．电流表的示数为32220 AB ．电源输出功率为1200 WC ．电流表的示数为3220A D ．原线圈两端电压为11 V答案 C解析 灯泡正常发光，则副线圈的电流为I1＝P U ＝3n A ，按照变压器的电流关系可得：I1I0＝n0n1，原线圈中的电流I0＝n1I1n0＝3220 A ，即电流表的示数为3220 A ，原线圈中电压为U0＝n0U1n1＝4 400 V ，电源的输出功率P ＝UI ＝4 400×3220＝60 W. 3．(抱负变压器的动态分析)如图4所示电路中的变压器为抱负变压器，S 为单刀双掷开关．P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是( )图4A ．保持P 的位置及U1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小B ．保持P 的位置及U1不变，S 由a 切换到b ，则I2减小C ．保持P 的位置及U1不变，S 由b 切换到a ，则I1增大D ．保持U1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I1减小答案 BC解析 S 由b 切换a 时，副线圈匝数增多，则输出电压U2增大，R 消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故I1增大，所以A 错、C 对；S 由a 切换到b 时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减少，I2减小，B 对；P 向上滑动时，R 减小，I2增大，由电流与匝数的关系可知，I1增大，D 错．4．(远距离输电电器中的各种关系)一座小型水电站，水以3 m/s 的速度流入水轮机，而以1 m/s 的速度流出．流出水位比流入水位低1.6 m ，水的流量为1 m3/s.如果水流能量的75%供给发电机．则(变压器为抱负变压器，g 取10 m/s2)：(1)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率多大？(2)若发电机的输出电压为240 V ，输电线路上的电阻为1623Ω，允许损失的电功率为5%，用户所需电压为220 V ，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？ 答案 (1)12 kW (2)3∶25 95∶11解析 (1)每秒钟水流机械能损失为ΔE ＝12m(v21－v22)＋mgΔh ＝2×104 J. 发电机的输电功率为P 出＝75%ΔE t×80%， 所以P 出＝12 kW.(2)发电机经变压器到用户的输电线路示意图如图所示， P 线＝5%P 出＝600 W ， 因为P 线＝I2线R 线，所以I 线＝6 A ；又因为I2＝I 线＝6 A ，I1＝P 出U1＝50 A. 所以对升压变压器有I1I2＝n2n1， 即n1n2＝I2I1＝325. 又因为I3＝I 线＝6 A ，I4＝P 出－P 线U4＝57011A ， 所以对降压变压器有n3n4＝I4I3＝9511.。
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。
变压器和电能的输送 总结
变压器和电能的输送一、变压器的原理1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成．(1)原线圈：与交流电源相连的线圈． (2)副线圈：与负载相连的线圈．2．原理：变压器工作的基础是电磁感应现象．3．作用：改变交流电流的电压．三、常用的变压器——互感器1．分类：电压互感器(如图甲)和电流互感器(如图乙)．2．电压互感器：如图甲所示,原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表．互感器将高压变为低压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压．3．电流互感器：如图乙所示,原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表．互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流．四、理想变压器中的几个关系：1．电动势关系：由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同的磁通量的变化率ΔΦΔt .如图根据法拉第电磁感应定律，原线圈中E 1＝n 1 ΔΦΔt ，副线圈中E 2＝n 2ΔΦΔt ，所以有E 1E 2＝n 1n 2. 2．电压关系(1)U 1U 2＝n 1n 2，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的．(2)据U 1U 2＝n 1n 2知当n 2>n 1时U 2>U 1，这种变压器称为升压变压器，当n 2<n 1时，U 2<U 1，这种变压器称为降压变压器．3．电流关系：根据P ＝UI ，由功率关系得：U 2I 2＝U 1I 1，所以I 1I 2＝U 2U 1，再由U 1U 2＝n 1n 2得，电流关系为：I 1I 2＝n 2n 1或n 1I 1＝n 2I 2.若有多个副线圈时，有P 1＝P 2＋P 3＋…，即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…将U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…代入得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…4．功率关系：理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率．当副线圈为断路时，原线圈输入功率为零．对有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和．5．频率关系：变压器不能改变交变电流的频率．在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电．特别提醒：(1)变压器只能改变交流电压，若初级线圈加直流电压则次级线圈输出电压为零．(2)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值间的关系，对最大值也适用，但对某时刻的瞬时值其关系并不成立．五、变压器工作时的制约关系1．电压制约：输出电压U 2由输入电压U 1决定，即U 2＝n 2U 1/n 1.2．电流制约：原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1＝n 2I 2/n 1.3．负载制约：(1)变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定，P 2＝P 负1＋P 负2＋…；(2)变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定，I 2＝P 2/U 2；(3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率，P 1＝P 2；即变压器的输入功率是由输出功率决定的．练习题：1．理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有( )A ．交流电的频率B ．磁通量的变化率C ．功率D ．交流电的峰值2．对理想变压器，下列说法中正确的是( )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，随副线圈的输出电流增大而增大C ．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D ．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零3.如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比n 1∶n 2＝1∶2，U 1＝2202sin ωt V ，n 1＝1100匝，以下说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为1∶2B ．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为0.2 2 VC ．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 VD ．原、副线圈电动势的瞬时值之比为1∶24．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦式交流电源，副线圈接入“220 V,60 W ”灯泡一只，且灯泡正常发光．则( )A ．电流表的示数为32220AB．电源输出功率为1200 WC．电流表的示数为3220AD．原线圈两端电压为11 V5.(变压器的动态分析高考天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后( )A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变6．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则( )A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小7.如图5－4－16，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为( )A．1∶2 2U B．1∶2 4UC．2∶1 4U D．2∶1 2U8．如图5－4－18甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦式交流电如图乙所示，则( )A．交流电的频率为0.02 HzB．原线圈输入电压的最大值为200 2 VC．电阻R2的电功率约为6.67 WD．通过R3的电流始终为零电能的输送一、降低输电损耗的两个途径1．由于输电导线有电阻，在输电过程中必有一部分电能要转化成热能而损失掉，设输电导线中电流为I ，输电导线的电阻为R ，则输电导线上的功率损失为ΔP ＝I 2R2．减小输电导线上的功率损失的两种方法(1)减小输电导线上的电阻：由电阻定律R ＝ρl S可知，距离一定，选用电阻率ρ小的金属做导线，增大导线横截面积S 可减小电阻．(2)减小输电导线的电流：由P ＝UI 可知，当传输功率P 一定时，升高电压可以减小电流3．远距离输电基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．二、输电线上的电压损失和功率损失1．电压损失：输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值．ΔU ＝U －U ′＝IR .2．功率损失：远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率(1)ΔP ＝I 2R ； (2)ΔP ＝I ΔU ； (3)ΔP ＝ΔU 2RI 为输电电流，R 为输电线的电阻，ΔU 为输电线上损失的电压．特别提醒：(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U ，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU ＝IR .(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率．二、远距离输电的几个基本关系电路(如图所示)1．功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 线＋P 32．电压、电流的关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3 U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．3．输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线4．输电导线上损耗的电功率：P 线＝I 2线R 线，P 线＝(P 2U 2)2R 线．练习题：1．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )A ．输电线路上损失的电压与输送的电流成正比B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比2.某变电站用11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R .现若用变压器将电压升高到220 kV 送电，下面选项正确的是( )A ．因I ＝U R，所以输电线上的电流增为原来的20倍 B ．因I ＝P U ，所以输电线上的电流减为原来的120C ．因P ＝U 2R，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍 D ．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的14003.某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2×105 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻3.中国已投产运行的1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )A.P 4B.P 2C ．2PD ．4P 4．如图3甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶10，降压变压器的副线圈接有负载R ，升压、降压变压器之间的输电线路的电阻不能忽略，变压器均为理想变压器，升压变压器左侧输入如图乙所示的正弦式电压，下列说法正确的是( )图3A ．交变电流的频率为100 HzB ．升压变压器副线圈输出电压为22 VC ．增加升压变压器副线圈匝数可减少输电损失D ．当R 减小时，发电机的输出功率减小5．如图7为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u 1＝2202sin(100πt )V ，则下列表述正确的是 ( )图7A ．U 1＜U 2，U 3＞U 4B ．U 1＝220 2 VC ．若U 2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的1100D ．用户得到的交变电流频率为25 Hz。
高中物理-变压器、电能输送知识点
高中物理-变压器、电能输送知识点基础知识一、变压器1．理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．作用：在输送电能的过程中改变电压．原理：其工作原理是利用了电磁感应现象．特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压．2．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U1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：，忽略原、副线圈内阻，有U1＝E1，U2＝E2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，于是又有由此便可得理想变压器的电压变化规律为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P1=P2 而P1=I1U1 P2=I2U2于是又得理想变压器的电流变化规律为由此可见：(1)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．）(2)理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式．3、规律小结(1)熟记两个基本公式：即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。
②P入=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。
(2)原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等．(3)原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样(4)公式中，原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值．(5)需要特别引起注意的是：①只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：②变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。
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 。
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变压器和电能的输送一、变压器的原理1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成．(1)原线圈：与交流电源相连的线圈． (2)副线圈：与负载相连的线圈． 2．原理：变压器工作的基础是电磁感应现象． 3．作用：改变交流电流的电压． 三、常用的变压器——互感器1．分类：电压互感器(如图甲)和电流互感器(如图乙)． 2．电压互感器：如图甲所示,原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表．互感器将高压变为低压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压．3．电流互感器：如图乙所示,原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表．互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流． 四、理想变压器中的几个关系：1．电动势关系：由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同的磁通量的变化率ΔΦΔt.如图根据法拉第电磁感应定律，原线圈中E 1＝n 1 ΔΦΔt ，副线圈中E 2＝n 2ΔΦΔt ，所以有E 1E 2＝n 1n 2.2．电压关系(1)U 1U 2＝n 1n 2，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的．(2)据U 1U 2＝n 1n 2知当n 2>n 1时U 2>U 1，这种变压器称为升压变压器，当n 2<n 1时，U 2<U 1，这种变压器称为降压变压器．3．电流关系：根据P ＝UI ，由功率关系得：U 2I 2＝U 1I 1，所以I 1I 2＝U 2U 1， 再由U 1U 2＝n 1n 2得，电流关系为：I 1I 2＝n 2n 1或n 1I 1＝n 2I 2.若有多个副线圈时，有P 1＝P 2＋P 3＋…，即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋… 将U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…代入得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…4．功率关系：理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率．当副线圈为断路时，原线圈输入功率为零．对有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和．5．频率关系：变压器不能改变交变电流的频率．在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电．特别提醒：(1)变压器只能改变交流电压，若初级线圈加直流电压则次级线圈输出电压为零． (2)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值间的关系，对最大值也适用，但对某时刻的瞬时值其关系并不成立． 五、变压器工作时的制约关系1．电压制约：输出电压U 2由输入电压U 1决定，即U 2＝n 2U 1/n 1.2．电流制约：原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1＝n 2I 2/n 1. 3．负载制约：(1)变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定，P 2＝P 负1＋P 负2＋…； (2)变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定，I 2＝P 2/U 2；(3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率，P 1＝P 2； 即变压器的输入功率是由输出功率决定的． 练习题：1．理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有( )A ．交流电的频率B ．磁通量的变化率C ．功率D ．交流电的峰值 2．对理想变压器，下列说法中正确的是( )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，随副线圈的输出电流增大而增大C ．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D ．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零3.如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比n 1∶n 2＝1∶2，U 1＝2202sin ωt V ，n 1＝1100匝，以下说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为1∶2B ．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为0.2 2 VC ．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 VD ．原、副线圈电动势的瞬时值之比为1∶24．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦式交流电源，副线圈接入“220 V,60 W ”灯泡一只，且灯泡正常发光．则( ) A ．电流表的示数为32220AB．电源输出功率为1200 WC．电流表的示数为3220AD．原线圈两端电压为11 V5.(变压器的动态分析高考天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后( )A．A 1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变6．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则( )A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小7.如图5－4－16，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为( )A．1∶2 2U B．1∶2 4UC．2∶1 4U D．2∶1 2U8．如图5－4－18甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦式交流电如图乙所示，则( )A．交流电的频率为0.02 HzB．原线圈输入电压的最大值为200 2 VC．电阻R2的电功率约为6.67 WD．通过R3的电流始终为零电能的输送一、降低输电损耗的两个途径1．由于输电导线有电阻，在输电过程中必有一部分电能要转化成热能而损失掉，设输电导线中电流为I ，输电导线的电阻为R ，则输电导线上的功率损失为ΔP ＝I 2R 2．减小输电导线上的功率损失的两种方法(1)减小输电导线上的电阻：由电阻定律R ＝ρlS可知，距离一定，选用电阻率ρ小的金属做导线，增大导线横截面积S 可减小电阻．(2)减小输电导线的电流：由P ＝UI 可知，当传输功率P 一定时，升高电压可以减小电流 3．远距离输电基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压． 二、输电线上的电压损失和功率损失1．电压损失：输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值．ΔU ＝U －U ′＝IR . 2．功率损失：远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率 (1)ΔP ＝I 2R ； (2)ΔP ＝I ΔU ； (3)ΔP ＝ΔU2RI 为输电电流，R 为输电线的电阻，ΔU 为输电线上损失的电压．特别提醒：(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U ，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU ＝IR .(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率． 二、远距离输电的几个基本关系电路(如图所示)1．功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 线＋P 32．电压、电流的关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． 3．输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线4．输电导线上损耗的电功率：P 线＝I 2线R 线，P 线＝(P 2U 2)2R 线． 练习题：1．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( ) A ．输电线路上损失的电压与输送的电流成正比 B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大 C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比2.某变电站用11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R .现若用变压器将电压升高到220 kV 送电，下面选项正确的是( ) A ．因I ＝U R，所以输电线上的电流增为原来的20倍B ．因I ＝P U ，所以输电线上的电流减为原来的120C ．因P ＝U 2R，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D ．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的14003.某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( ) A ．输电线上输送的电流大小为2×105 A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻3.中国已投产运行的1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )A.P 4B.P2C ．2PD ．4P 4．如图3甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶10，降压变压器的副线圈接有负载R ，升压、降压变压器之间的输电线路的电阻不能忽略，变压器均为理想变压器，升压变压器左侧输入如图乙所示的正弦式电压，下列说法正确的是( )图3A ．交变电流的频率为100 HzB ．升压变压器副线圈输出电压为22 VC ．增加升压变压器副线圈匝数可减少输电损失D ．当R 减小时，发电机的输出功率减小5．如图7为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u 1＝2202sin(100πt )V ，则下列表述正确的是( )图7A ．U 1＜U 2，U 3＞U 4B ．U 1＝220 2 VC ．若U 2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的1100D ．用户得到的交变电流频率为25 Hz。