時變壓器電能的輸送演示文稿

時變壓器電能的輸送演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有37頁\編輯于星期一優(yōu)選時變壓器電能的輸送現(xiàn)在是2頁\一共有37頁\編輯于星期一A.線圈中電流的瞬時值表達式為i=cosωtB.線圈中電流的有效值I=C.線圈中電流的有效值I=D.線圈消耗的電功率P=解析

回路中感應(yīng)電動勢最大值Em=BSω,電流最大值Im=,t=0時為中性面,故瞬時值表達式i=·sinωt.電流的有效值I= ,P=I2R=,故A、B、D錯誤,C正確.答案

C現(xiàn)在是3頁\一共有37頁\編輯于星期一變式練習(xí)4(16分)如圖10所示,一個被x軸與曲線方程y=0.2sin所圍的空間中存在著勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度B=0.2T.正方形金屬線框的邊長是L=0.4m,電阻R=0.1Ω,它的一邊與x軸重合,在拉力F的作用下,線框以v=10m/s的速度水平向右勻速運動.試求:(1)拉力F的最大功率是多少?(2)拉力F要做多少功才能把線框拉過磁場區(qū)?題型4交流電與電磁感應(yīng)問題的結(jié)合現(xiàn)在是4頁\一共有37頁\編輯于星期一(1)拉力F的最大功率是多少?(2)拉力F要做多少功才能把線框拉過磁場區(qū)?解析

(1)當線框的一條豎直邊運動到x=0.15m處時,線圈的感應(yīng)電動勢最大,且此時有效切割長度Ly=0.2mEm=BLyv=0.2×0.2×10V=0.4V (2分)根據(jù)歐姆定律可得最大電流為Im= =4A (2分)所以拉力F的最大值為Fm=BLyIm=0.2×0.2×4N=0.16N (2分)拉力F的最大功率為Pm=Fmv=0.16×10W=1.6W (2分)現(xiàn)在是5頁\一共有37頁\編輯于星期一(2)把線框拉過磁場區(qū)域時,因為有效切割長度是按正弦規(guī)律變化的,所以,線框中的電流也是按正弦規(guī)律變化的(有一段時間線框中沒有電流).電動勢的有效值是E==0.2V (3分)通電時間為t= s=0.06s (2分)拉力做功W= ×0.06J=0.048J (3分)答案

(1)1.6W(2)0.048J現(xiàn)在是6頁\一共有37頁\編輯于星期一一、變壓器1.變壓器的構(gòu)造:如圖1所示,變壓器是由

和繞在鐵芯上的

組成的.第2課時變壓器電能的輸送閉合鐵芯兩個線圈圖1現(xiàn)在是7頁\一共有37頁\編輯于星期一

(1)原線圈:與交流電源連接的線圈,也叫

線圈. (2)副線圈:與

連接的線圈,也叫

線圈.2.變壓器的原理:電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場,由于電流的

、

在不斷變化,鐵芯中的磁場也在不斷變化.變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生

,所以盡管兩個線圈之間沒有導(dǎo)線相連,副線圈也能夠輸出電流.

是變壓器工作的基礎(chǔ).3.理想變壓器:沒有

的變壓器,即

功率等于

功率.初級負載次級大小方向感應(yīng)電動勢互感現(xiàn)象能量損失輸入輸出現(xiàn)在是8頁\一共有37頁\編輯于星期一4.基本關(guān)系式

(1)功率關(guān)系:

. (2)電壓關(guān)系:

;有多個副線圈時,=

(3)電流關(guān)系:只有一個副線圈時,

.

由P入=P出及P=UI推出有多個副線圈時,U1I1=

.P入=P出U2I2+U3I3+…+UnInn3n2n1I1n1＝I2n2＋I3n3＋…….現(xiàn)在是9頁\一共有37頁\編輯于星期一5.幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器

(2)互感器

電壓互感器:用來把

變成

.電流互感器:用來把

變成

.高電壓低電壓大電流小電流V

An1n2U1U2現(xiàn)在是10頁\一共有37頁\編輯于星期一 思考:變壓器能否改變恒定電流的電壓?能否改變交流電的頻率?

提示:(1)變壓器不能改變恒定電流的電壓.由變壓 器的原理可知恒定電流通過原線圈時不能產(chǎn)生變 化的磁場,副線圈中的鐵芯中的磁通量就不會變化,

副線圈中就不會有感應(yīng)電動勢.(2)變壓器也不能改變交流電的頻率,因為原、副線圈中磁通量的變化情況相同.現(xiàn)在是11頁\一共有37頁\編輯于星期一二、電能的輸送1.輸電導(dǎo)線上的能量損失:主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的,表達式為

.2.降低輸電損耗的兩個途徑

(1)減小輸電線的電阻.由電阻定律R=ρ可知,在輸電距離一定的情況下,為減小電阻,應(yīng)采用電阻率小的材料,也可增加導(dǎo)線的橫截面積. (2)減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流.由P=UI可知,當輸送功率一定時,提高輸電的電壓,可以減小輸電電流.

這兩種方法中,適用于遠距離輸電的是

,即利用

.Q=I2Rt減小輸電電流高壓輸電現(xiàn)在是12頁\一共有37頁\編輯于星期一3.高壓輸電的原理 由輸送功率P=UI,其中U為

,I為

,因而當輸送功率一定時,可以提高

,以減小

,則線路上的功率損耗

P損=I2R可大幅度減小,這是行之有效的辦法.輸送電壓輸送電流輸送電壓U輸送電流I現(xiàn)在是13頁\一共有37頁\編輯于星期一熱點一理想變壓器的原、副線圈基本量的關(guān)系熱點聚焦基本關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比,與負載情況、副線圈個數(shù)的多少無關(guān)電流關(guān)系只有一個副線圈,電流和匝數(shù)成反比;多個副線圈,由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等現(xiàn)在是14頁\一共有37頁\編輯于星期一制約關(guān)系電壓副線圈的電壓U2由原線圈的電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈的電流I1由副線圈的電流I2和匝數(shù)比決定現(xiàn)在是15頁\一共有37頁\編輯于星期一熱點二關(guān)于高壓輸電問題的分析1.遠距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以圖2為例)圖2現(xiàn)在是16頁\一共有37頁\編輯于星期一(1)功率關(guān)系P1=P2,P3=P4,P2=P線+P3(2)電壓、電流關(guān)系U2=U線+U3,I2=I3=I線(3)輸電電流:I線=(4)輸電導(dǎo)線上損耗的電功率P線=U線I線=I線2R線=R線現(xiàn)在是17頁\一共有37頁\編輯于星期一2.關(guān)于遠距離輸電問題的處理思路

(1)首先畫出輸電線路示意圖,最簡單電路如圖3所示.圖3現(xiàn)在是18頁\一共有37頁\編輯于星期一題型1理想變壓器基本公式的應(yīng)用【例1】一臺理想變壓器,其原 線圈2200匝,副線圈440匝, 并接一個100Ω的負載電 如圖4所示. (1)當原線圈接在44V直流電源上時,電壓表示數(shù)為多少?電流表示數(shù)為多少? (2)當原線圈接在220V交流電源上時,電壓表示數(shù)為多少?電流表示數(shù)為多少?此時輸入功率為多大?變壓器效率為多大?題型探究圖4現(xiàn)在是19頁\一共有37頁\編輯于星期一

思路點撥(1)變壓器的工作原理是什么? (2)電壓、電流和功率三個參量,變壓器可以改變哪些?解析

(1)原線圈接在直流電源上時,由于原線圈中的電流恒定,所以穿過原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化,副線圈兩端不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,故電壓表示數(shù)為零,電流表示數(shù)也為零.現(xiàn)在是20頁\一共有37頁\編輯于星期一(2)由得U2=U1=220×V=44V(電壓表讀數(shù))I2= A=0.44A(電流表讀數(shù))P入=P出=I2U2=0.44×44W=19.36W效率η=100%答案

(1)00(2)44V0.44A19.36W100%現(xiàn)在是21頁\一共有37頁\編輯于星期一題型2理想變壓器的動態(tài)分析【例2】如圖5所示電路中的 變壓器為理想變壓器,S為 單刀雙擲開關(guān),P是滑動變 阻器R的滑動觸頭,U1為加 在原線圈兩端的交變電壓,I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流,下列說法正確的是 ( ) A.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則R上消耗 的功率減小 B.保持P的位置及U1不變,S由a切換到b,則I2減小 C.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則I1增大 D.保持U1不變,S接在b端,將P向上滑動,則I1減小圖5答案

BC現(xiàn)在是22頁\一共有37頁\編輯于星期一變式練習(xí)1

如圖6所示,一理想變壓器原線圈接入一交流電源,副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻,開關(guān)S是閉合的.V1和V2為理想電壓表,讀數(shù)分別為U1和U2;A1、A2和A3為理想電流表,讀數(shù)分別為I1、I2和I3.現(xiàn)斷開S,U1數(shù)值不變,下列推斷中正確的是 ( )A.U2變小、I3變小 B.U2不變、I3變大C.I1變小、I2變小 D.I1變大、I2變大答案

BC現(xiàn)在是23頁\一共有37頁\編輯于星期一題型3遠距離輸電【例3】某電廠要將電能輸送到較遠的用戶,輸送的總功率為9.8×104W,電廠輸出電壓僅為350V,為減少輸送功率損失,先用一升壓變壓器將電壓升高再輸出.已知輸電線路的總電阻為4Ω,允許損失的功率為輸送功率的5%,所需電壓為220V,求升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各是多少?

思路點撥畫出遠距離輸電的示意圖,標出相關(guān)的物理量,找尋需要的計算公式.現(xiàn)在是24頁\一共有37頁\編輯于星期一解析

根據(jù)題意,畫出輸電線路圖如下圖所示.由電路中損失功率P損=P總×5%=I22R得輸電線路中電流為I2= =35A.升壓變壓器輸出電壓U2= =2.8×103V根據(jù)理想變壓器電壓比公式得,升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為降壓變壓器輸入功率為現(xiàn)在是25頁\一共有37頁\編輯于星期一P3=P總-P損=P總-5%P總=95%P總=9.31×104W所以降壓變壓器的初級電壓為U3= =2660V所以降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為答案

1∶812∶1現(xiàn)在是26頁\一共有37頁\編輯于星期一變式練習(xí)2有條河,流量Q=2m3/s,落差h=5m,現(xiàn)利用其發(fā)電,若發(fā)電機總效率為50%,輸出電壓為240V,輸電線總電阻R=30Ω,允許損失功率為輸出功率的6%,為滿足用電的需求,則該輸電線路所使用的理想的升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少?能使多少盞“220V,100W”的電燈正常發(fā)光?(g取10m/s2)解析

設(shè)ρ為水的密度電源端:P輸出=50%=Qρgh×0.5=2×1×103×10×5×0.5W=5×104W (4分)現(xiàn)在是27頁\一共有37頁\編輯于星期一輸出電壓U0=240V,輸送電路如下圖所示為滿足輸電要求,據(jù)ΔP損=I送2R,有I送= A=10A (4分)則送電電壓為U送= V=5×103V (2分)所以升壓變壓器的匝數(shù)比為現(xiàn)在是28頁\一共有37頁\編輯于星期一n1∶n2=U0∶U送=240∶(5×103)=6∶125 (2分)輸電線電壓損失ΔU損=I送R=10×30V=300V (3分)用戶端:U1=U送-ΔU損=5×103V-300V=4700V(3分)據(jù)題意可知,U2=220V,所以降壓變壓器的匝數(shù)比為n1′∶n2′=U1∶U2=4700∶220=235∶11

(2分)因為理想變壓器沒有能量損失,可正常發(fā)光的電燈盞數(shù)為N= 盞=470盞 (2分)答案

6∶125235∶11470盞現(xiàn)在是29頁\一共有37頁\編輯于星期一1.某理想變壓器的原線圈接一交流電,副線圈接如圖所示電路,電鍵S原來閉合,且R1=R2.現(xiàn)將S斷開,那么交流電壓表的示數(shù)U、交流電流表的示數(shù)I、電阻R1上的功率P1及該變壓器原線圈的輸入功率P的變化情況分別是 ( ) A.U增大 B.I增大

C.P1減小 D.P增大素能提升

答案

A現(xiàn)在是30頁\一共有37頁\編輯于星期一2.某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55∶9,原線圈 所接電源電壓按圖9所示規(guī)律變化,副線圈接有一燈 泡,此時燈泡消耗的功率為40W,則下列判斷正確的 是 ( ) A.副線圈兩端輸出的電壓為36V B.原線圈中電流表的示數(shù)約為0.18A C.變壓器的輸入、輸出功率之比為55∶9 D.原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u=220sin100πtV圖9答案

B現(xiàn)在是31頁\一共有37頁\編輯于星期一

解析

根據(jù)變壓器的原、副線圈的電壓之比等于 匝數(shù)之比,故副線圈兩端輸出的電壓為U2=U1= 36V,A錯;根據(jù)理想變壓器知P1=P2,故有I1=≈0.18A,B正確,C錯;原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u=220sin100πtV,D錯.

答案

B現(xiàn)在是32頁\一共有37頁\編輯于星期一6.發(fā)電機的端電壓220V,輸出電功率44kW,輸電導(dǎo)線的電阻為