一、變壓器1.主要構造變壓器由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成.一個線圈跟電源連接,叫原線圈(也叫初級線圈),另一個線圈跟負載連接,叫副線圈(也叫次級線圈).所謂理想變壓器,是指沒有銅損、鐵損和漏磁的變壓器,這時,變壓器只起能量轉換和傳遞的作用,本身不消耗電能.
2.工作原理變壓器的工作原理是利用了電磁感應的現(xiàn)象.所以變壓器不能改變恒定電流的電壓,只能改變交變電流電壓.3.理想變壓器的基本公式(1)電壓關系:U1/U2=n1/n2.(2)功率關系:P1=P2.推論:如果變壓器只有一個副線圈,則I1/I2=n2/n1;如果變壓器有幾個副線圈,則n1I1=n2I2+n2′I2′+…
用理想變壓器給總電阻為R的電路供電.變壓器輸入電壓保持一定時,下列各項措施中,可以使變壓器的輸入功率一定增加的是( )
A.增加變壓器原線圈的匝數(shù),副線圈匝數(shù)和負載R不變B.增加變壓器副線圈的匝數(shù),原線圈匝數(shù)和負載R不變C.增加負載R的阻值,原、副線圈匝數(shù)不變D.增加負載R的阻值和原線圈匝數(shù),副線圈匝數(shù)減少
因為 則有負載消耗的功率又因P1=P2,所以變壓器的輸入功率 式中U1不變.將題中各選項代入上式可知正確答案為B.
4.幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器:這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈.如果把整個線圈作原線圈,副線圈只取線圈的一部分,就可以降低電壓;如果把線圈的一部分作原線圈,整個線圈作副線圈,就可以升高電壓.調壓變壓器就是一種自耦變壓器.
(2)互感器:互感器也是一種變壓器.交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍,不能直接測量高電壓和大電流.用變壓器把高電壓變成低電壓,或者把大電流變成小電流.這種變壓器叫做互感器.互感器分電壓互感器和電流互感器兩種.
①電壓互感器:測量交流高電壓,本質是把高電壓變成低電壓,它的原線圈并聯(lián)在高壓電路中,副線圈上接入交流電壓表.②電流互感器:測量交流大電流,本質是把大電流變成小電流.它的原線圈串聯(lián)在被測電路中,副線圈上接入交流電流表.
在變電站里,經常要用交流電表去監(jiān)測電網上的強電流,所用的器材叫電流互感器.如下所示的四個圖中,能正確反應其工作原理的是( )
電流互感器要把大電流變?yōu)樾‰娏鳎虼嗽€圈的匝數(shù)少,副線圈的匝數(shù)多.原線圈必須串聯(lián)在火線中.
二、遠距離輸電1.減少輸電線路上功率損耗的辦法設輸電線輸送的電功率為P,輸電電壓為U,則輸電線上的電流I=P/U,損耗的功率其中R是輸電線的電阻,R=ρl/S.顯然,在輸送功率一定的前提下,要減小線路損耗,可采用兩種辦法:一是升高U以減小I,二是增大S以減小R.
2.遠距離輸電遠距離輸電時,為了減少輸電線上的能量損失,在發(fā)電端用升壓變壓器將電壓升高,在受電端用降壓變壓器將電壓降低供用戶使用,如圖13-2-1所示.
遠距離輸電線路的示意圖如圖13-2-2,若發(fā)電機的輸出電壓不變,則下列敘述中正確的是( )
A.升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設備消耗的功率無關B.輸電線中的電流只由升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定C.當用戶用電器的總電阻減小時,輸電線上損失的功率增大D.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
升壓變壓器的輸入功率等于用戶和輸電線消耗的功率之和,所以升壓變壓器原線圈中的電流與用戶用電設備消耗的功率有關,副線圈中的電流(輸電線上的電流)也與用戶用電設備消耗的功率有關,故A錯,B錯.當用戶用電器的總電阻減小時,輸電線上的電流增大,輸電線損失的功率增大,故C對.由于輸電線上有電壓損失,升壓變壓器的輸出電壓高于降壓變壓器的輸入電壓.
鉗形電流表的結構如圖13-2-6(a)所示.圖13-2-6(a)中電流表的讀數(shù)為1.2A.圖13-2-6(b)中用同一電纜線繞了3匝,則( )
A.這種電流表能測直流電流,圖13-2-6(b)的讀數(shù)為2.4AB.這種電流表能測交流電流,圖13-2-6(b)的讀數(shù)為0.4AC.這種電流表能測交流電流,圖13-2-6(b)的讀數(shù)為3.6AD.這種電流表既能測直流電流,又能測交流電流,圖13-2-6(b)的讀數(shù)為3.6A 變壓器的原理;電壓比和電流比.
鉗形電流表實質上是電流互感器,原線圈是電纜線,副線圈接電流表,其工作原理是互感現(xiàn)象,因此只能測交流電流.13-2-6(a)中原線圈為1匝,圖13-2-6(b)中原線圈為3匝,故電流表的讀數(shù)I=3×1.2A=3.6A.
關于電流互感器和電壓互感器的下列說法,正確的是( )A.電流互感器把大電流變成小電流,使用時原線圈串聯(lián)在電路中B.電流互感器把大電流變成小電流,使用時原線圈并聯(lián)在電路中C.電壓互感器把高電壓變成低電壓,使用時原線圈并聯(lián)在電路中D.電壓互感器把低電壓變成高電壓,使用時原線圈串聯(lián)在電路中
如圖13-2-7為一理想變壓器,K為單刀雙擲開關,P為滑動變阻器的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流強度,則( )
A.保持U1及P的位置不變,K由a合到b時,I1將增大B.保持U1及P的位置不變,K由b合到a時,R消耗的功率減小C.保持U1不變,K合在a處,使P上滑,I1將增大D.保持P的位置不變,K合在a處,若U1增大,I1將增大 以變壓器動態(tài)問題為背景考查考生綜合分析能力及邏輯思維能力.
K由a合到b時,n1減小,由U1/U2=n1/n2,可知U2增大,P2=U22/R隨之增大,而P1=P2,又P1=I1U1,從而I1增大,A正確;K由b合到a時,與上述情況相反,P2將減小,B正確;P上滑時,R增大,P2=U22/R減小,又P1=P2,P1=I1U1,從而I1減小,C錯誤;U1增大,由U1/U2=n1/n2可知,U2增大,I2=U2/R隨之增大,由I1/I2=n2/n1可知I1也增大,D正確.
如圖13-2-8所示電路中要使電流表讀數(shù)變大,可采用的方法有( )A.將R上的滑片向上移動B.將R上的滑片向下移動C.將電鍵S由1擲向2D.將電鍵S由1擲向3
在輸入電壓和匝數(shù)比 一定的情況下,輸出電壓U2是一定的,當 R減 小 時 ,由 可知電流表讀數(shù)變大,故應向下移動,選項B正確;在輸入電壓U1一定的條件下, 減小匝數(shù)比 ,則輸出電壓U2增大,故電流強度增大,應擲向2,選項C正確.
某發(fā)電站的輸出功率P0=104kW,輸出電壓U=4kV,通過理想變壓器升壓后向l=80km遠處供電.已知輸電導線的電阻率ρ=2.4×10-8Ω·m,導線橫截面積S=1.5×10-4m2,輸電線路損失的功率為輸出功率的4%,求:(1)升壓變壓器的輸出電壓;(2)輸電線路上的電壓損失. 電能的輸送.

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4 變壓器

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