课件14张PPT。专题·迁移·发散专题一专题二章末复习方案与全优评估检测·发现·闯关 6．输配电原理
按“发电→升压→输电线→降压→用电器”的顺序或从“用电器倒推到发电”，以变压器的铁芯为界划分为三个回路一步一步进行分析。 [例证1] 如图4－1所示为理想
变压器供电的电路，若将S闭合，则
电流表A1的示数将________，电流
表A2的示数将________，电流表A3的
示数将________，电压表V的示数将________。(填“变大”“变小”或“不变”)图4－1[答案] 不变 变大 变大 不变1．远距离输电的结构及电损计算 2．远距离输电的求解思路
(1)无论是要减小电压损失，还是要减小功率损失，都要求减小输电线路中的电阻大小，提高输送电压。(2)远距离输电的解题模式大致有三种：
①已知输送电路的功率损失向电厂和用户方向求解。
②已知电厂方面信息，沿能量流向求解。
③已知用户方面信息，逆能量流向求解。 [例证2] 某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km的远处供电。已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8 Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失。[答案] (1)8×104 V (2)3.2×103 V
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课件38张PPT。第4章新知预习·巧设计名师课堂
·一点通要点一要点二第1节创新演练
·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升1．了解三相交流发电机的构造。
2．了解三相交变电流的产生及特点。
3．知道三相交变电源与负载的连接
方式及线电压与相电压的关系。[读教材·填要点]
一、三相交流发电机
1．发电机组成、分类三相独立电枢线圈大小 2．绕组特点
三个绕组具有相同的匝数、 ，互成120°角。
二、三相交变电流的产生及特点
1．三相交变电流的产生
发电机的转子上装有 ，当转子匀速旋转时，等效于 做切割磁感线运动，从而在三个线圈中产生交变电流。绕向励磁线圈定子线圈 2．三个线圈中产生的交变电流的特点
三个绕组产生的感应电动势的 和 相同，并且都按正弦规律做周期性变化，但达到峰值(或零值)的时间依次 。
三、电源与负载的连接方式
1．常用的两种连接方式
三相四线制 、三相三线制 。 最大值周期落后T/3星形接法三角形接法火线中线[试身手·夯基础]
1．三相交流发电机中安装了3组独立的互成_______角的
线圈，就能同时生产出3相独立的交变电流，称为_____。三相交流发电机主要由______和______组成，分为电枢不动的旋转磁极式和磁极不动的旋转电枢式两类。
答案：120° 三相交变电流 电枢线圈 磁极2．如图4－1－1所示，三相交流发电机的三个线圈和三相
负载，发电机绕组为_______接法；负载为_______接法。图4－1－1
答案：三角形 星形3．如图4－1－2所示为负载和发电机线圈间的连接，发
电机绕组为________接法，负载为________接法。图4－1－2
答案：星形 星形4．下列有关三相交流发电机及三相交变电流的说法正
确的是 ( )
A．旋转电枢式三相交流发电机一般适用于较大输出功率
B．三个绕组的匝数和绕向不同，互成120°角
C．若三个负载相同，则一般可用三相三线制星形接法
D．三相四线制和三相三线制星形接法中的每个负载两端
的电压均为380 V解析：旋转电枢式发电机一般适用较小功率输出；三相交流发电机的三个绕组的匝数和绕向相同且互成120°角，负载相同采用三相三线制星形接法，三相四线制和三相三线制星形接法中每个负载的电压为相电压220 V，故只有C正确。
答案：C 1．三相交流发电机的构造特点
三相交流发电机内装有三个完全相同的线圈，三个线圈平面互成120°角放置在同一磁场中。小功率发电机可以采用旋转电枢式，大功率发电机采用旋转磁极式。
2．三相交变电流的产生
以旋转磁极式发电机为例，当转子磁场匀速转动时，等效 于定子线圈做切割磁感线运动，由于定子的三个线圈相同，三个线圈平面在空间互成120°角，故能产生三相交变电流。5．e－t图像
三相交变电流的e－t图像如图4－1－3所示。图4－1－3 [名师点睛]
(1)三相交变电流的每一相电流的变化规律跟前面学过的正弦式交变电流完全相同。
(2)三相电流间的相位关系决定了表达式和图像的关系。
(3)三相交流发电机由于电枢的特殊连接关系，对外供电时电压(及电流)不是简单地相加或相减的关系。[答案] C1．连接方式及特点 2．相线、中线的区分
通常用黄、绿、红三色分别表示相序为A、B、C的相线，用黑色标记中线。
3．线电压、相电压大小
通常情况下，相电压为220 V，线电压为380 V。 [名师点睛]
(1)三相四线制中的中线不同于用电器设备的接地线。前者有电流通过，后者只在电器漏电时起保护作用。
(2)严禁家庭照明电路中私自将接地线当零线使用。 2．如图4－1－4所示，将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中性线断开，则( )图4－1－4A．三相负载仍能正常工作
B．三相负载中的电流均为零
C．有的负载端电压过高，有的负载端电压过低
D．两相负载正常工作，另一相负载不能正常工作
[审题指导] 审题时要注意两点：
(1)负载的连接方式为星形连接。
(2)负载对称时中线中是否有电流。 [解析] 将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中性线断开，每相的相电压均为220 V，有电流，而且在这种情形下，中性线无电流可以省去。故正确选项应为A。
[答案] A 三相负载星形接法，若三相负载相同时，中性线上电流为0，负载不相同时，中性线上电流不为0，但也不等于三相电流之和，原因是三相电流存在着相差。为了用电设备的安全，通常尽量使每相负载都相同。1．(对应要点一)关于三相交流发电机，下列说法正确的
是 ( )
A．三个单相交流发电机就组成一个三相交流发电机
B．三相交流发电机中，三个互成120°角的线圈，它们
到达零值和峰值的时间依次落后个周期
C．三相交流发电机中的三个线圈是完全相同的，它产
生三个瞬时值完全相同的交变电动势
D．三相交流发电机中的三个线圈是完全相同的，它产
生出峰值和周期都相同的交变电动势答案：D2. (对应要点二)在三相交流电源上按
星形接法连接相同的负载1、2、
3，如图4－1－5所示，NN′是中
性线。已知负载1上的电压为
220 V，电流为15 A。现以I表示
中性线上的电流，U表示P、Q两点间的电压，则( )
A．I＝15 A，U＝440 V B．I＝45 A，U＝380 V
C．I＝0，U＝440 V D．I＝0，U＝380 V图4－1－5解析：负载使用的星形接法，相电压与线电压的关系是U线＝U相，因为相电压为220 V，所以线电压为380 V，PQ间的电压为线电压；由于三相负载对称，所以中性线上电流为0。
答案：D
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课件48张PPT。第4章新知预习·巧设计名师课堂
·一点通要点一要点二第2节创新演练
·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升要点三1.了解变压器的构造及几种常见的变
压器，理解变压器的工作原理。
2．通过实验探究得出理想变压器的
原、副线圈中电压与匝数的关系。
3．明确理想变压器的输入与输出功
率之间的关系，并由此推导原、
副线圈中的电流关系。[读教材·填要点]
一、变压器的结构
1．结构组成
由两个(或两个以上)线圈和铁芯组成。
2．结构特点
原线圈与 相连，副线圈与 相连，铁芯由涂有绝缘漆的 而成。交流电源负载硅钢片叠合 二、变压器工作原理及变压规律
1．互感
交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，交变磁场在副线圈中产生感应电动势，当副线圈闭合时，副线圈中有电流产生，它在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量也穿过原线圈，在原线圈中产生 的现象。
2．工作原理
电磁感应是变压器的工作原理，即 是变压器工作的基础。互相感应互感现象3．理想变压器电压(电流)与匝数的关系无漏磁无电阻U2＞U1只有一个[试身手·夯基础]
1．变压器是由________和绕在铁芯上的两个________组成
的，一个线圈与交流电源连接，叫做________，也叫________；另一个线圈与负载连接，叫做________，也叫________。
答案：闭合铁芯 线圈 原线圈 初级线圈 副线圈 次级线圈2．________是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁
芯中激发_______，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断_______。变化的磁场在副线圈中产生________，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈中也能够输出________。当输入电压一定时，原线圈、副线圈取不同匝数，副线圈输出的_______不同。
答案：互感现象 磁场 变化 感应电动势 电流 电压3．如图4－2－1所示，加在理想变压器原线圈上的交变
电压为3 300 V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数为2 V，则原、副线圈的匝数比为________。图4－2－1答案：1 650∶1 1．工作原理
(1)原理：由于原、副线圈的互感现象，穿过理想变压器原、副线圈的磁通量始终相同，因而这两个线圈中每匝有相同的磁通量的变化率，即在原、副线圈上每匝产生的感应电动势相等。 2．理想变压器
理想变压器是实际变压器的近似。理想变压器有三个特点：
(1)铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样，每匝线圈中所产生感应电动势相等。
(2)线圈绕组的电阻不计，无能损现象。
(3)铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象。 1．如图4－2－2所示，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 ( )图4－2－2A．U＝110 V，I＝0.2 A
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110 V，I＝0.2 A
D．U＝110 V，I＝0.2 A
[思路点拔] 解答本题需掌握以下两点：
(1)电流表、电压表的读数是指交变电流的有效值；
(2)变压器中原、副线圈的电压、电流分别与匝数的关系。 [解析] 交流电压表、电流表测得的是交变电流的有效值，由灯泡正常发光可知，变压器的输出电压为220 V，而变压器的输入与输出电压之比等于原、副线圈的匝数比，故变压器的输入电压为110 V，电压表的示数为110 V。又因为变压器的输入功率等于输出功率，因此可知变压器的输入电流为0.2 A。故选项A正确。
[答案] A (3)理想变压器副线圈中的电流决定原线圈中的电流。原线圈中的电流随副线圈中电流的增大而增大。
(4)变压器的动态电路分析，一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系)；二是要遵循欧姆定律。首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判定，具体问题具体分析。 [名师点睛] 变压器原、副线圈功率制约关系、电流制约关系实质上体现了能量守恒特点，(不计变压器能量损失)消耗了多少能量，必定提供了多少能量，反过来提供了不消耗，提供的多消耗的少，显然是不符合能量守恒定律的。 2．如图4－2－3所示，为一理想变
压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻
器触头，U1为加在原线圈两端的电压，
I1为原线圈中的电流强度，则以下说法
错误的是 ( )
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大图4－2－3 B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a时，R消耗的功率将减小
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大 [思路点拨] 此类问题首先要根据题意分清变量和不变量，其次要明确变量之间的相互制约的关系——电压：输入决定输出；电流和功率：输出决定输入。思路流程图如下：[答案] C 对理想变压器进行动态分析的两种情况：(1)分析电压，原线圈→副线圈；(2)分析电流功率，副线圈→原线圈。 3．如图4－2－5所示，理想变压器
原线圈Ⅰ接到220 V的交流电源上，副
线圈Ⅱ的匝数为30，与一标有“12 V
12 W”的灯泡连接，灯泡正常发光。副
线圈Ⅲ的输出电压为110 V，电流为0.4 A。求：(1)副线圈Ⅲ的匝数；
(2)原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流。
[审题指导] 解此题明确两点：
(1)多个副线圈同时存在时，电压比仍满足等于匝数比。
(2)电流比不再满足与匝数成反比，但原、副线圈功率相等。[答案] (1)275匝 (2)550匝 0.25 A 对于有多组副线圈的变压器，不论副线圈是否闭合，每一副线圈的电压分别与其匝数成正比的关系不变；而当副线圈中有不闭合的情况时，则此线圈中没有电流通过，不消耗电能或功率。则有电流的其他副线圈的功率之和等于原线圈的功率。1．(对应要点一)如图4－2－6所示，理想变压器原、副线
圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路。当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数为12 mA，那么安培表A2的读数为( )图4－2－6A．0 B．3 mA
C．48 mA D．与R大小有关
解析：导线AB切割磁感线产生的感应电动势为E感＝Blv。由于B、l、v三个量均不变，故感应电动势为一定值，原线圈中电流恒为12 mA，变压器原、副线圈中无法发生互感现象，副线圈输出电压应为零，故安培表A2的读数为0。
答案：A2．(对应要点二)对于理想变压器，下列说法错误的是( )
A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大
B．原线圈的输入电流，随着副线圈的输出电流增大而增大
C．原线圈的电压，不随副线圈的输出电流的变化而变化
D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零解析：理想变压器的输入电压不受输出电压、输出电流的限制，输入电流和输入功率随输出电流和输出功率的增大而增大，当输出电流为零时，输入电流也为零，但输入电压不为零。故本题应选D。
答案：D3．(对应要点三)如图4－2－7所示，理想变压器输入的交
变电压U一定，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，当把一电阻先后接在a、b间和c、d间时，电流表的示数分别为I和I′，则I∶I′为 ( )图4－2－7答案：A (3)如果变压器输出端有两个或两个以上的线圈，任何两个线圈的电压仍与匝数成正比，但电流与匝数不再成反比，确定电流关系唯一的方法就是应用能量观点，理想变压器中没有能量损失，即输入功率等于输出功率，可得：I1n1＝I2n2＋I3n3＋…。
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课件43张PPT。第4章新知预习·巧设计名师课堂
·一点通要点一要点二第3节创新演练
·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升1．了解从发电站到用户的输电过程，
知道远距离高压输电的道理。
2．理解降低输电损耗的两个途径及
各自的优缺点。
3．掌握远距离输电的典型电路，并
能利用电路知识、变压器规律解
决问题。[读教材·填要点]
一、为什么要采用高压输电
1．两种损失比较焦耳热电压降低减小I减小II2RIR输电电流2．电路原理图
如图4－3－1所示图4－3－1三、高压直流输电
1．组成部分
主要由 、直流线路和 三部分组成。整流站逆变站2．原理图
如图4－3－2所示。图 4－3－2 3．主要用途
主要用于远距离 输电、联系不同 或相同频率但 的交流系统等。大功率频率非同步运行[试身手·夯基础]
1．远距离输电时，在输送功率不变的条件下 ( )
A．只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输
电效率
B．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率
C．提高输电电压，势必增大输电导线上能量的损耗
D．提高输电电压，势必增大输电导线上的电流答案：B答案：A答案：B [名师点睛]
(1)输电线上的U线、I线、R线满足部分电路欧姆定律。
(2)输电电压U与输电导线上的电压U线的物理意义截然不同，应用公式时应注意区分。 1．某变电站用220 V的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%。若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？
[思路点拔] 两次输送相同功率，利用电功率损失和输电电压的关系求解。[答案] 440 V 远距离输电中，必须区分输电电压和输电导线上损失的电压。输电导线上损失的功率是指由于输电导线的电阻R发热损失的功率，计算时要紧扣P损＝I2R去思考。图4－3－3 [名师点睛] 在涉及变压器的电能输送问题中，要弄清楚输电线电阻R线上的电压U线的含义，不要认为它是升压变压器的输出电压U送(输送电压)，也不要认为它是降压变压器的输入电压，因输电线与升压变压器的副线圈和降压变压器的原线圈是串联而成的闭合电路，所以输电线上的电压降U线等于I线与R线的乘积，还等于U送与降压变压器原线圈两端的电压之差。 2．如图4－3－4所示，学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1 Ω，升压变压器匝数比为n1∶n2＝1∶4，降压变压器的匝数比为n3∶n4＝4∶1，输电线总电阻为R线＝4 Ω，全校有22间教室，每间教室安装“220 V 40 W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：图4－3－4 (1)输电线上损耗的电功率P损多大？
(2)发电机的电动势E多大？
[审题指导] 解答本题时应把握以下三点：
(1)根据电灯的总功率计算出输电电流。
(2)根据输电电流和导线电阻计算损失功率。
(3)根据闭合电路的电动势与内、外电压的关系求出发电机的电动势。[答案] (1)144 W (2)250 V 计算简单的输电电路问题时，要画出供电电路图，输入、输出回路间可通过变压器的电压比、电流比和输入、输出功率相同的关系相联系。输送的电功率一定，提高输送电压，导线上的电流便减小，于是导线损失功率P损＝I2R就减小。答案：A2．(对应要点二)某小型水电站的电能输送示意图如图4－3
－5所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin 100πt V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中错误的是 ( )图4－3－5A．通过R0的电流有效值为20 A
B．降压变压器T2原、副线圈两端电压之比为4∶1
C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率答案：C
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