2012届交变电流传感器教学案（师）--陈立其(2)

第2课时 变压器 电能的输送

【知识梳理】

1．变压器的构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．一个线圈跟电源连接，叫原线圈（也叫初级线圈）；另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（也叫次级线圈）；铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成． 2．变压器的变压比：U1：U2 =n1：n2

当n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器． 当n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变压器． 3．变压器的变流比： n1I1=n2I2+n3I3+…… 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 变压器的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：①互感变压器，绕在同一闭合铁芯上的两组独立的原副线圈；②自偶变压器，副线圈(或原线圈)是原线圈(或副线圈)的一部分；③调压变压器，是一种可以改变副线圈匝数的变压器；④电压互感器与电流互感器，用来测定高电压与大电流的降压变压器与升压变压器。

5．理想变压器中原线圈和副线圈中电压、电流、功率的决定关系是：输入电压决定了输出电压。输出电流决定了输入电流；输出功率决定了输入功率。

6．输电过程中，为了减小线路损失，可以采取的办法是：减小输出电流、减小输电导线电阻 【典型例题】

例1．（09年四川卷）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1＝20 ?，R2＝30 ?，C为电容器。已知通过R1的正弦交变电流如图乙所示，则

A.交变电流的频率为0.02 Hz

B.原线圈输入电压的最大值为2002 V C.电阻R2的电功率约为6.67 W D.通过R3的电流始终为零 答案：C

解析：根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s、频率为50赫兹，A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝1A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V、B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交变电流的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I＝对。

6

20ImR1、电压有效值为U＝Um/2V，电阻R2的电功率为P2＝UI＝W、C

32R2例2．如图，一理想变压器原线圈接入一交变电流源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。V1 和V2 为理想电压表，读数分别为U1和U2；

A1 、A2 和A3 为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是（ BC ）

A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大 C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大

解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2与两电压表的示数均不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．

例3．下图是一个理想变压器的示意图，铁芯上绕有一个原线圈和两个副线圈，匝数分别为 n1、n2、n3．连接在两个副线圈上的两个负载电阻分别是 R 2、R 3，加在原线圈上的电压为U，则下列说法正确的是（ ABD ）

A．负载电阻R 2两端的电压为n2U

n1B．通过负载电阻R 3的电流为C．通过原线圈的电流为

n3U n1R3n2Un3U ?n1R2n1R322U2n2U2n3D．整个电路消耗的总功率为 2 ?n1R2n12R3

例4．在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P损，用户得到的电功率为P用，则下列关系是正确的是（ BD ）

A．P损=US2/ρL B．P损=P2ρL/U2S C．P用=P-US2/ρL D．P用=P（1-PρL/U2S） 例5．远距离输电线路的示意图如图，若发电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时( CD ) A．升压变压器的原线圈中的电流保持不变 B．降压变压器的输出电压升高 C．降压变压器的输出电压降低 D．输电线上损失的功率增大

例6．题图为一理想变压器，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图象如题图所示。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

7

均为80W。

（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400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1； （3）求ce和de 间线圈的匝数比

nce。 nde42A）；（3）

35[来源:Z&xx&k.Com]【答案】（1）uab?400sin200?tV；（2）0.28 A（或【解析】（1）由题13 – 2图知 ??200?rad/s 电压瞬时值 uab?400sin2?0t（0V） （2）电压有效值 U1?200V2 理想变压器 P1=P2 原线圈中的电流I1?

P1 U12A) 5解得I1?0.28A(或 （3）设ab间匝数为n1

U1Uce?n1nce同理U1Ude?n1nde

22UceUde由题意知?RceRde解得

nce?ndeRce Rdence4? nde3代入数据得

例7．某小型电站的发电机输出交变电流压为500V，输出功率为50kw，如果用电阻为3?的输电线向远处用户输电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用。不考虑变压器能量的损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？

（1）200V，2?10W （2）1：10 ，497：22

8

4【巩固练习】

1．如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交变电流压U时，A 五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为 ( C )

n2 A．5∶1 B．1∶5 C．4∶1 D．1∶4 U n1 B

2．如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1

和L2，输电线的等效电阻为R，开始时开关K断开．当K接通时，以下说法正确的是（ BCD ）

A．副线圈两端M、N的输出电压减小

B．副线圈输电线等效电阻R上的电压将增大 C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈中的电流增大

3．如图所示，一理想变压器的原副线圈分别由双线圈ab和cd（匝数都为n1）、ef和gh（匝数都为n2）组成，用I1和U1表示输入电流和电压，I2和U2表示输出电流和电压，在下列四种连接法中，符合关系

U1n1I1n2==的有（ AD ） U2n2I2n1A．b与c相连，以a、d为输入端；f与g相连，以e、h为输出端

B．b与c相连，以a、d为输入端；e与g相连，f与h相连作为输出端 C．a与c相连，b与d相连作为输入端；f与g相连，以e、h为输出端

D．a与c相连，b与d相连作为输入端；e与g相连，f与h相连作为输出端

4．如图所示电路中变压器为理想变压器，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( BC ) A．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

5．如图，甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，以下说法正确的是：( BC ) A．线圈匝数N1 ＜N2 ，N3 ＜N4 B．线圈匝数N1 ＞N2 ，N3 ＜N4

C．甲图中的电表是电压表，乙图中的电表是电流表 D．甲图中的电表是电流表，乙图中的电表是电压表

6．远距离高压输电，当输送电功率相同时，输送导线上损失的电功 率是 ( BCD ) A．与输电电压的平方成正比 B．与输电电压的平方成反比

C．与输电导线上的电压降的平方成正比 D．与输电导线上电流的平方成正比

9

7．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器的铁心的左右两个臂上．当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间臂．已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2=2∶1．在不接负载的情况下 （ BD ） A．当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110V B．当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V C．当线圈2输入电压110V时，线圈2输出电压为220V D．当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V 【课后作业】

8．（江苏卷）在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有 A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大

D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

CD 【解析】逐项判断

A.应不变，A错误；

B.I?P，U损?IR,U3?U2-U损，因P变大，I变大，所以U损变大，所以降压变压器初U级电压U3变小，B错误；

P2)R,因P变大，所以P损变大，C正确； UP2()RP损PR D.，因P变大，所以比值变大，D正确； ?U?PPU C.P损?(本题选CD。本题考查电能的输送，通常考查电压的变化引起其它变化，本题考查考查功率的变化引起其它变化，有新意。本题难度：中等。

9．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2=4∶1，原线圈回

路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等．a、b端加一定交变电流压后，求：

（1）两电阻消耗的电功率之比PA∶PB， （2）两电阻两端电压之比UA∶ＵB ． （1）1：16 （2）1：4

10.某小型电站的发电机输出交变电流压为500V，输出功率为50kw，如果用电阻为3?的输电线向远处用户输电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用。不考虑变压器能量的损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？

200V，20kw；497:22

10

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库2012届交变电流传感器教学案（师）--陈立其(2)在线全文阅读。