物理选修34 变压器教案

这是一份物理选修34 变压器教案，共9页。
1、理解变压器原理，了解变压器的构造、变压器的变压比、变压器的变流比。
2、知道远距离输电的方式，会进行简单的计算。
[学习内容]
变压器
变压器的构造: 原线圈 、副线圈 、铁芯
二、变压器的变压比
变压器的变流比
变压器的功率关系：
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
三、几种常用的变压器
a. 自耦变压器 b.调压变压器 c.电压互感器、电流互感器
四、. 远距离输电
1、减少输电中的功率损失可以有两种方法: P损=I2 R
（1）、减小电阻 （2）、提高输电的电压U，减小电流I．
2、远距离输送电示意图
[典型例题]
例1：一台变压器原线圈输入380V电压后，副线圈输出电压为19V，若副线圈增加150匝，输出电压增加到38V，则变压器原线圈的匝数为多少匝？
例2、如图27—3所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=4∶1，当导线AB在匀强磁场中作匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数为12mA，则电流表2的示数为（ ）
A．3mA
B．48mA
C．与R的阻值有关
D．0
例3. 如图所示的理想变压器,输入电压U1 =220伏，各线圈匝数之比n1 :n2: n3=10:5:1。R2=110欧, 测得通过R3的电流I3 =2A。求：流经电阻R2及初级线圈中的电流强度I2 和I1 各为多少？
例4 在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上．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，另一半通过中间的臂．已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2=2∶1．在不接负载的情况下
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1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
例5、变压器接入某输电电路中，现以相同的输入电压U，不同的输出电压输送相同的电功率P，输电线电阻为R．当副线圈与原线圈匝数比为K时，输电线线路上损耗的功率为 ；当匝数比为nK时，线路上损耗的功率为原来的______倍
例6、某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=1000伏，向远距离输电的输电线总电阻R=8欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：
①画出输电线路的示意图；
②求出所用的变压器的原副线圈匝数比
例7. 有一条河流，河水流量为4m 3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50％，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5％，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．g=9.8m/s2
例8.学校配有一套校内备用供电系统，如图所示，由一台内阻为1Ω的发电机向全校22个教室(每个教室有“220V40W”的白炽灯6盏)供电，如果输电线的总电阻R是4Ω，升压变压器和降压变压器(都认为是理想变压器)的匝数比分别是1∶4和4∶1，那么，
(1)发电机的输出功率应是多大?
(2)发电机的电动势是多大?
(3)输电效率是多少?
训练设计：
1、图为汽油机点火装置。蓄电池提供的是恒定直流，问：为什么在开关由闭合变为断开瞬间，能用变压器得到点火所需的高电压呢？
2、如图，可以将电压升高供给电灯的变压器是（ ）
～
～
（Ａ） （Ｂ） （Ｃ） （Ｄ）
3、为了安全，机床上照明用的电压是36V，这个电压是把220V的电压降压后得到的，如果变压器的原线圈是1100匝，副线圈是多少匝？用这台变压器给40W的灯泡供电，原副线圈的电流各是多少？
4、一台效率是55％的离心式水泵，每秒钟能把0.03m3的水抽到20 m高处，现在用一台感应电动机通过皮带传动带动水泵运行，皮带传动效率是80％，在功率分别为14KW、20KW、28KW的三台电动机中，选用哪一台比较合适？
5、（1）、（2）两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220伏的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为 110伏。若分别在c、d两端与g、h两端加上110伏的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为
A、220伏，220伏；B、220伏，110伏；
C、110伏，110伏；D、220伏，0；
6.用理想变压器给纯电阻负载供电时，用下列哪些办法可以增大输入电流? （ ）
A、增加原线圈的匝数 B、增加副线圈的匝数
C、在副线圈上多串联一个电阻 D、使绕制线圈的导线粗一些
7、在用理想变压器给一个阻值为R的负载供电，在输入电压一定的条件下，下列哪个办法可使变压器输入功率增加（ ）
A、增加原线圈匝数 B、增加副线圈匝数
C、减小负载电阻阻值 D、增大负载电阻阻值
题5图
U1
n1
R
n2
8、如图所示为一理想变压器工作电路图，今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，可行的办法是（ ）
A、原线圈的匝数n1增加到原来的2倍
B、副线圈的匝数n2增加到原来的2倍
C、负载电阻的阻值R变为原来的2倍
D、n2和R都变为原来的2倍
题6图
P
U
n1
n2
9、如图所示，n1为理想变压器原线圈，其接入电路的匝数随着滑动接触点P的上下移动会增加或减少，当输入电压U稍有下降时，为了使接在副线圈n2上的电灯电压保持不变，正确的调节方法是（ ）
A、使P稍向上滑动 B、副线圈上改接电阻较大的电灯
a
b
题7图
C、使P稍向下滑动 D、副线圈上改接电阻较小的电灯
10、如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则（ ）
A、a为电流表，b为电压表
B、a为电压表，b为电流表
C、路输送电功率是2200W
题8图
～
C
D
R
P
O
A
B
D、线路输送电功率是2.2×106W
11、如图所示是一理想的自耦变压器，A、B端接交流电源，C、D端接负载电阻R，P为滑动触头，当P逆时针转动时，下列结论正确的是（ ）
A、R两端的电压下降，电流减小
B、R两端的电压升高，电流增大
C、R两端的电压升高，电流减小
D、R消耗的功率不变
12、输电线的电阻共计r，输送的电功率是P，用电压U送电，则用户能得到的电功率是
A、 B、 C、 D、
13、发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校输入电压为U2，下列4个计算输电线损耗的式子中，不正确的是（ ）
A、 B、 C、 D、
14、在远距离交流输电中，输电线路上既有功率损失，又有电压损失，它们两者产生的原因（ ）
A、都是由输电线的电阻产生的
B、都是由输电线的电阻和电抗（感抗和容抗）两者产生的
C、功率损失只由输电线的电阻产生，电压损失由电阻和电抗两者产生
D、电压损失只由输电线的电阻产生，功率损失由电阻和电抗两者产生
15、远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（ ）
A、升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备消耗的功率无关
B、输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C、当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大
D、升压变压器的输出电压等于降压器输入电压
题4图
发电机
升压变压器
输电线
用户
降压变压器
16、某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，输送的电功率都是P，若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是（ ）
A、据公式，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20
B、据公式，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C、据公式，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400
D、据公式，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍
17、 一小水电站，输出的电功率为20kW，输电线总电阻为，如果先用400V电压输送，后又改用2000V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是
A、减小50W B、减少1200W C、减少W D、增大W
三、计算题
题9图
18、如图所示理想变压器原、副线圈的匝数比为N1：N2=2：1，原线圈接220 V交流电源，副线圈接额定功率为 20 W的灯泡 L，灯泡正常发光．当电源电压降为180 V时，求：
（1）灯泡实际消耗的功率？
（2）此时灯泡中的电流是多少？
19、有一理想变压器原、副线圈的匝数比为100，原线圈上所加电压为23kV，副线圈通过总电阻为2Ω的供电导线向用户供电，用户用电器得到电压是220V，求供电导线上损耗的功率？
20、如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，最后用户得到220V，9.5kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比n1/n2；
（2）输电线路导线电阻R；
（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比n3/n4.
题10图
I1
升压器
发电机
用户
降压器
n1
n2
n3
n4
U1
U4
U2
U3
I2
I3
I4
答案：
例1：n1=3000匝,n2=150匝，
例2：D
例3：I2=1A，I1=0.7A
例4：BD
例5:(P/KU)2R
例6:图略 1/4 190/11
例7: 1/8 133/11
例8: 5424W 250V 97.3%
设计训练：
略
B
1.1A 0.18A
14KW
B
B
BC
D
C
10、BD
11、A
12、B
13、A
14、C
15、C
16、AC
17、B
18、1620/121W 18/121A
19、50W
20、1/5 20Ω 95/11