变压器远距离输电
变压器及其远距离输电
6 A
．
它 来 解 决 交 流 电及 其 变 压 器 的计 算 问题 从 能 量 转 化 的观点 出发来理 解 交流 电 变压 器 问题
．
、
．
输 电线功 率损 失
出功率
P
m
—
损
一
琏
R
一
144 W
发 电机 的输
0 驴一，
。
P
用
+ P
I
损
5 424 W
发 电机 的 电流
＆
一
暑k
一
24
A
，
升压变压 器的
降压 变 压 器 的 匝 数 比是
．
1
，
输 电线 的总 电阻
“
R
是
Q
全校共有
，
22
个班 每班有
，
220
，
V
：
、
40 W
”
的 电灯
6
盏 若要 保证 全 部 电灯输 出功 率 学校 电灯 的总 功率
40 )
，
；(
2 )
发 电机 的 电动势
交变 电流锚例分新
浙江
王
．
解
P
．
① 电压损失 ②功率损失
4 )3
．
个 关 系
：A
① 电压 损失关 系
U
=
队
一
U
理 想变压 器 的电
压 损 失 是 输 电线 上 的 电 阻导 致
，
升 压 变 压 器 的输 出 电
．
压 和 降压 变 压 器 的输 入 电 压 的差 就 是 电 压 损 失
A
r
y2
远距离输电问题
1、输入功率和输出功率相等：P1=P2 2、变压比：U1/U2=n1/n2
3、电流比：I1/I2=n2/n1
一、远距离输电问题的提出： 如何减少输电过程中能量的损失，是远距离输电 过程中要讨论和解决的中心问题。
二、远距离输电
1．电路损失
(1)功率损失：设输电电流为I，输电线的电阻 I2R 为R，则功率损失为ΔP＝_____. (2)电压损失：ΔU＝_____. IR
D、若在导线上损失的功率相同，输电线的截面积之比为104：1
[ B
D
]
4、输送功率为P、输电电压为U、输电线电阻为R、用户 的电压为U0，则： A、输电线损失的功率为（P/U)2R B、输电线损失的功率为（U-U0)2 /R C、用户得到的功率为U02/R
D、用户得到的功率为PU0/U
[ A B D ]
8、某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电， 当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设 备消耗的功率为P1，若发电厂用一台升压变压器T1先 把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设 备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电 设备的额定电压，供用电设备使用。这样改动后，当 发电厂输出的功率仍为P0时，用电设备可获得的功率 增加至P2。试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈 的匝数比N1/N2以及降压变压器T2的原副线圈的匝数 比n1/n2各为多少？
6、有条河流，流量Q=2m3/s,落差h=5m,利用其发电, 若发电机总效率为50%，输出电压为240V，输电线总 电阻为R线=30欧，允许损失的功率为输出功率的6%， 为满足用电要求： （1）则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器 的匝数比各是多少？ （2）能使多少盏“220V，100W”的电灯正常发光？
远距离输电等效电阻公式
远距离输电等效电阻公式
远距离输电的示意图，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。
并按照规范在图中标出相应的物理量符号。
一般设两个变压器的初、次级线
圈的匝数分别为n
1、n
1
'、n
2
、n
2
'，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的
符号来表示。
从图中应该看出
功率之间的关系是：P
1=P
1
'，P
2
=P
2
'，P
1
'=P
r
+P
2
电压之间的关系是：
电流之间的关系是：
输电线上的功率损失和电压损失：
回路划分法处理远距离输电问题：
(1)画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。
(2)以变压器为界将输电电路划分为三个独立的回路，每个回路都可以用欧姆定律、串并联电路的特点、电功和电功率的公式等计算。
联系各个回路的桥梁是原、副线圈的电压与匝数的关系，电流与匝数的关系及输入功率与输出功率的关系等。
①回路1：由发电机和输电线路的升压变压器的原线圈1组成。
这个回路又可称
为发电机电路(或输入电路)。
②回路2：由输电线路的升压变压器的副线圈2和降压变压器的原线圈3组成。
这个回路又可称为输送电路。
③回路3：由用户与降压变压器的副线圈4组成。
这个回路又可称为输出电路。
④利用变压器的电压、电流关系找出两个变压器原副线圈中各物理量的关系即相邻回路间的联系：
a．升压变压器：
b．降压变压器：
⑤输电效率联系起三个回路。
高中物理【变压器 远距离输电】知识点、规律总结
二、电能的输送 如图所示，若发电站输出电功率为 P，输电电压为 U，用户得到的电功率为 P′，用 户的电压为 U′，输电线总电阻为 R.
3．掌握一个能量守恒定律 发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈 1，线圈 1 上的能量就 是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余 的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为 P1＝P ＋ 线损 P 用户．
考点四 三种特殊的变压器
(1)无漏磁，故原、副线圈中的 Φ、ΔΔΦt 相同．
(2)线圈无电阻，因此无电压损失，U＝E＝nΔΔΦt .
(3)根据Un＝ΔΔΦt 得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都
成立，则有Un11＝Un22＝Un33＝…
2．关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压． (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器基本关系中的 U1、U2、I1、I2 均为有效值． (4) P 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输出功率之和．
1．输出电流 I＝UP＝UP′′＝U－RU′.
2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′. (2)ΔU＝__I_R___ . 3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′. (2)ΔP＝__I_2R____＝UP2R .
4．减少输电线上电能损失的方法 (1)减小输电线的电阻 R.由 R＝ρSl 知，可加大导线的_横__截__面__积___、采用_电__阻__率__小___ 的材料做导线． (2)减小输电线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据 P＝UI，要减小电流，必 须提高_输__电__电__压___．
远距离输电减小损失的方法
远距离输电减小损失的方法
远距离输电减小损失的方法主要有以下几种：
1. 减小输电线的电阻：采用电阻率小的材料来制造输电线，这样可以降低输电线的功率损失。
2. 增加输电线的横截面积：通过增加输电线的直径或片数，可以有效地减小输电线的电阻，从而降低输电线的功率损失。
3. 提高输电电压：通过提高输电电压，可以减小输电电流，从而降低输电线的功率损失。
4. 采用变压器升压输电：变压器可以将电能转化为磁场能，然后再转化为电能，这样可以提高输电电压，从而减小输电电流，降低输电线的功率损失。
5. 优化输电线路：通过优化输电线路的路径和布局，可以减小输电线长度和电阻，从而降低输电线的功率损失。
6. 采用无功补偿技术：通过在输电线路上安装无功补偿装置，可以补偿输电线路的无功损耗，从而提高输电效率。
7. 采用直流输电技术：直流输电可以减少输电过程中的能量损失，并且不受线路电阻和感抗的影响，因此具有较高的输电效率。
这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以最大程度地降低远距离输电的损失。
远距离输电知识点
远距离输电知识点
1. 远距离输电为啥会有电能损耗呀？就像你跑长跑会累一样，电在传输过程中也会有消耗呀！比如从发电站输送到几百公里外的城市。
2. 升高电压能减少电能损耗，这你知道不？好比你走楼梯，一步跨两级就会轻松一点，电也是这样，电压升高了，损耗就小啦！像西电东送工程就是用高电压来输电的。
3. 远距离输电的线路很重要哦！这就好比是道路，路不好走，车能跑得快吗？像那些老旧的输电线路就可能影响输电效果。
4. 变压器在远距离输电中可关键啦！它就像个神奇的转化器，能把电压变来变去。
你想想，如果没有它，电怎么能顺利到达不同地方呢？比如在小区里就会有变压器把电压变低供我们使用。
5. 远距离输电可不是随便弄弄的，要精心设计呢！这就像搭积木，得好好规划才能搭得稳呀！不同地区的输电方案都得量身定制呢。
6. 我们能用上远方送来的电，真得感谢远距离输电技术呀！这是不是很了不起？就像你收到远方朋友寄来的礼物一样惊喜！它让我们的生活变得更便利啦！
我的观点结论：远距离输电真的太重要了，它让电能够跨越距离，为我们的生活提供源源不断的能量！。
变压器远距离输电
关注方法
~ n1
n2 5V
b
n3
3V c d
二. 远距离输电:
减少输电中的功率损失可以有两种方法: P损=I2 R 一种方法是: 减小电阻.
另一种方法是提高输电的电压U
减小输电线路上的电压损失也有两种方法．U损 =IR
一种减小电阻． 另一种提高输电电压．
无论从减小输电中的功率 损失，还是从减小电压 损失方面看，都要求提高输电电压，减小输电电流．
n2
(C) I1U1=I2U2＋I3U3 ； (D) n1I1=n2I2＋n3I3 。
U1 n1 n3
练习1．理想变压器原、副线圈的匝数比为 1∶10，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后， 则副线圈的输出电压为 【 D 】
A．60V
B． 60 2V
C．60/ 2 V D．以上答案都不对
练 习 2. 如 图 所 示 的 理 想 变 压 器 , 输 入 电 压 U1
当n2＞n1时，U2＞U1，升压变压器． 当n2＜n1时，U2＜U1，降压变压器．
3. 变压器的变流比:
理想变压器：P输入＝P输出，即输入功率由输出功率决定
即
I1U1=I2U2＋I3U3＋I4U4.....．
注意:1、当只有一个副线圈时.
由U1／U2= n1／n2 ，I1／I2 = n2／n1
注意2 :变压器的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，应用较粗的导线绕制
4. 几种常用的变压器 ：熟悉工作原理
a. 自耦变压器 . 特点是铁芯上只绕有一个线圈． 如果把整个线圈作原线圈, 副线圈只取线圈的一部分，
就可以降低电压（图甲）； 如果把线圈的一部分作原线圈, 整个线圈作副线圈，
远距离输电公式
远距离输电公式
1. 基本原理。
- 根据P = UI（P是功率，U是电压，I是电流），在输电功率P一定时，电压U越高，则电流I越小。
- 在远距离输电中，由于输电线有电阻R，根据焦耳定律Q = I^2Rt（Q是电热，t是时间），电流越小，在输电线上产生的热量损失就越小。
2. 远距离输电电路模型。
- 发电站输出功率为P，输出电压为U_1，通过升压变压器将电压升高到
U_2，输电电流为I_2，输电线电阻为R，到达用户端再通过降压变压器将电压降到用户需要的电压U_4。
- 对于升压变压器，根据变压器原理(U_1)/(U_2)=(n_1)/(n_2)（n_1、n_2分别是升压变压器的原副线圈匝数），I_1U_1 = I_2U_2（因为理想变压器输入功率等于输出功率）。
- 输电线上的功率损失Δ P=I_2^2R。
- 输电线上的电压损失Δ U = I_2R。
- 对于降压变压器，(U_3)/(U_4)=(n_3)/(n_4)（n_3、n_4分别是降压变压器的原副线圈匝数），U_3 = U_2-Δ U，I_3 = I_2（忽略变压器的能量损耗时，输电线上的电流等于降压变压器原线圈中的电流）。
- 用户得到的功率P_用=P - Δ P。
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U1 =Uce，U1 =Ude n1 nce n1 nde
(4分)
11
由题意有:
U 2ce R ce
= ,UR2ddee
联立可得：n c e = 4
(2分)
n de 3
答案：(1)uab=400sin200πt (V)
(2)0.28 A (3)
4 3
12
【总结提升】理想变压器问题的规范求解 1.一般解题思路 (1)分析题干条件找出不变量和变量. (2)利用原、副线圈之间的功率关系确定原、副线圈中的电流. (3)根据电磁感应原理,分析电压、电流与原、副线圈匝数比之间 的关系. 2.应注意的问题 (1)对于电源，原线圈相当于用电器;对于用电器，副线圈相当于 电源.
第5讲 变压器 远距离输电
1
考点1 理想变压器 1.构造:如图所示
理想变压器由___原__线__圈___、___副__线__圈___和闭合铁芯组成
2.原理:电流磁效应、电磁感应(___互__感__现象)
3.基本关系
(1)电压关系： U 1
U2
(2)功率关系：P入
n1
=___n _2 _.
=__P_出___.
10
【规范解答】(1)由原线圈中交变电流的u-t图象可知ω=
200π rad/s,
电压瞬时值uab=400sin200πt(V)
(3分)
(2)电压有效值U1=
Um 2
=200
2(V)
理想变压器P1=P2
(2分) (2分)
原线圈中的电流I1=
P 1 =0.28
U1
A
(2分)
(3)设ab间匝数为n1，根据变压器规律有
16
【总结提升】解答本题关键在于理解变压器原、副线圈的电路 结构及电压、电流的因果关系,然后根据理想变压器动态分析 的思路，即 U1 U U 决 1 2= 定 n n1 2 U2 I 2= 决 R 定 U 负 2载 I2 P 1 = P 2 (I 决 1 U 定 1 = I2 U 2) I1 P 1 决 = I 定 1 U 1 P 1 来分析和判断.对本题易错选项及错误原因分析如下:
U1 n1 n2 U2
降压变压器 升压变压器 3
4.几种常用的变压器 (2)互感器. ①电压互感器,用来把高电压变成__低__电__压___. ②电流互感器，用来把大电流变成_小__电__流____.
V
电压互感器
使用时把原线圈与电路并 联,原线圈匝数多于副线圈匝 数
A
电流互感器
使用时把原线圈与电路串
6
【解析】选A.在副线圈电路中,
I2
=
P U2
==202.1WA，再根据
220 V
U 1 = 及n 1
U2 n2
，II 12 得= Unn 12 1=110 V，I1=0.2 A，故B、C、D错
误，A正确.
7
理想变压器基本规律的应用 【例证1】(2011·江苏高考)(15分)图(a)为一理想变压器,ab为 原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入 正弦式交变电压的u -t图象如图(b)所示.若只在ce间接一只Rce ＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种 情况下电阻消耗的功率均为80 W.
8
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式; (2)求只在ce间接400 Ω电阻时,原线圈中的电流I1； (3)求ce和de间线圈的匝数比 n c e .
n de
9
【解题指南】解答本题时应注意以下三点: (1)根据图象得出瞬时值表达式、电压最大值和有效值. (2)利用理想变压器的P、U、I的关系计算原线圈中的电流. (3)根据电压关系求线圈的匝数比.
联,原线圈匝数少于副线圈
匝数
4
1.关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压. (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流 的频率. (3)理想变压器本身不消耗能量. (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值.
2.理想变压器的三个制约关系 (1)输入电压U1决定输出电压U2. (2)输出电流I2决定输入电流I1. (3)输出功率P2决定输入功率P1.
13
(2)解决变压器问题的三种切入法: ①电压切入法：变压器原、副线圈的电压之比为 U 1 = ;n当1
U2 n2
变压器有多个副线圈时, U1 = U=2 …= U3 ②功率切入法：理想变压器n的1 输n入2 、n输3 出功率为P入=P出，当变
压器有多个副线圈时，P1=P2+P3+… ③电流切入法：由 I = 知P ，对只有一个副线圈的变压器有
(3)电流关系：①只有一个副线圈时:
I1 I2
n2
=___n _1 __.
②有多个副线圈时：U1I1=___U_2_I_2+_U_3_I_3_+_…__+_U_nI_n____.
2
4.几种常用的变压器
(1)自耦变压器——也叫_调__压__变压器.
自耦变压器的
P
原副线圈共用一
个线圈
U1 A B
U2
U1 n1 n2 U2
A.与增加用电器的数目达到的效果相同 B.A1表的示数随A2表的示数的增大而增大 C.V1表的示数随V2表的示数的增大而增大 D.变压器的输入功率增大
15
【解题指南】解答本题应注意以下三点: (1)所有用户的用电器应为并联关系. (2)滑动变阻器使负载电阻变化,会改变输出功率. (3)要弄清原、副线圈的电压、电流的因果关系. 【自主解答】选C.当滑动变阻器触头P向下移动时，用电器的总 电阻减小，相当于并联的用电器数目增加，同时变压器的输入 功率增大，A、D对;电网供电是“用多少供多少”，输出电流 增大则输入电流增大，B正确；但变压器的输出电压则由输入电 压决定，当输入电压和变压器的匝数比一定时，输出电压一定， C错，故选C.
5
(2011·新课标全国卷)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为 1∶2;副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定 功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关， 灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数， 则( ) A.U=110 V , I=0.2 A B.U=110 V ,I=0.05 A C.U=110 2 V ,I=0.2 A D.U=110 2 V,I=0.2 2 A
U
变压II 12器= 有nn 12 多个副线圈时有n1I1=n2I2+n3I3+…
，当
14
变压器的动态分析 【例证2】如图所示是街头变压器给用户供电的示意图.变压器 的输入电压是市电网的电压,不会有很大的波动，输出电压通过 输电线输送给用户.输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户 用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移动时，下列说法中 错误的是( )