变压器远距离输电.pdf

-一、理想变压器一、理想变压器1构造：如图 1 所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。图 1(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。2原理：电流磁效应、电磁感应。3根本关系式(1)功率关系：P入P出。(2)电压关系：U1Un2。1n2有多个副线圈时U1U2U3n。1n2n3(3)电流关系：只有一个副线圈时I1n2I。2n1由P入P出及PUI推出有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3UnIn。4几种常用的变压器(1)自耦变压器调压变压器(2)互感器电压互感器：用来把高电压变成低电压。电流互感器：用来把大电流变成小电流。二、远距离输电二、远距离输电1输电过程(如图 2 所示)-word.zl.-图 22输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为QI2Rt。3电压损失(1)UUU；(2)UIR4功率损失P2(1)PPP；(2)PI R RU25输送电流(1)I ；(2)IPUUU。R高频考点一高频考点一理想变压器根本关系的应用理想变压器根本关系的应用例 1一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值一样的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图2 所示设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，那么()1AU66 V，k91CU66 V，k31BU22 V，k91DU22 V，k3【变式探究】用 220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电， 变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图3 所示，那么()A变压器输入功率约为3.9 WB输出电压的最大值是 110 VC变压器原、副线圈匝数比是12D负载电流的函数表达式i0.05sin (100t ) A2【举一反三】如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和均为理想电表，灯泡电阻RL6 ，AB端电压u1122sin 100t (V)以下说确的是()A.电流频率为 100 HzB.的读数为 24 V-word.zl.-C.的读数为 0.5 AD.变压器输入功率为 6 W【变式探究】 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈， 原、 副线圈都只取该线圈的某局部 一升压式自耦调压变压器的电路如下图，其副线圈匝数可调变压器线圈总匝数为 1 900 匝，原线圈为1 100 匝，接在有效值为220 V 的交流电源上当变压器输出电压调至最大时， 负载R上的功率为 2.0 kW.设此时原线圈中电流的有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，那么U2和I1分别约为()A380 V 和 5.3 AC240 V 和 5.3 AB380 V 和 9.1 AD240 V 和 9.1 A【方法规律】关于理想变压器的四点说明1变压器不能改变直流电压2变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率3理想变压器本身不消耗能量4理想变压器根本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值高频考点二高频考点二理想变压器的动态分析理想变压器的动态分析例 2如图9 所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表 A1的示数增大了 0.2 A，电流表 A2的示数增大了 0.8 A，那么以下说确的是()A电压表 V1示数增大B电压表 V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动【变式探究】 (多项选择)如图 10 所示， 理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节， 在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，那么()A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大-word.zl.-D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小【举一反三】 (多项选择)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，那么()AUabUcdn1n2B增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍【变式探究】图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为 41，原线圈接图乙所示的正弦交流电图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表那么以下说确的是()图 12A图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 50t VB变压器原、副线圈中的电流之比为14C变压器输入、输出功率之比为14DRt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大高频考点三高频考点三远距离输电问题远距离输电问题例 3(多项选择)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么()A输电线路上损失的电压与输送电流成正比B输送电压越高，输电线路上损失的电压越大C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比【变式探究】如下图，甲是远距离输电线路的示意图， 乙是发电机输出电压随时间变化的图象，那么()-word.zl.-A用户用电器上交流电的频率是100 HzB发电机输出交流电的电压有效值是500 VC输电线上的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小【举一反三】(多项选择)一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为 4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电输电线路总电阻为R1 k.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V、60 W)假设在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，那么()AT1原、副线圈电流分别为 103 A 和 20 ABT2原、副线圈电压分别为1.8105 V 和 220 VCT1和T2的变压比分别为 150 和 401D有 6104盏灯泡(220 V、60 W)正常发光1 【2016全国卷】一含有理想变压器的电路如下图，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为 3 、1 和 4 ，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关 S 断开时，电流表的示数为I；当 S 闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()A2B3C4D52 【2016全国卷】如下图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压一样的灯泡a 和 b.当输入电压U为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光以下说确的是()A原、副线圈匝数比为91B原、副线圈匝数比为 19-word.zl.-C此时 a 和 b 的电功率之比为 91D此时 a 和 b 的电功率之比为 193 【2016XX 卷】如图 1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表以下说确的是()A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V 示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D假设闭合开关 S，那么电流表 A1示数变大，A2示数变大4 【2016卷】一自耦变压器如图 1所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一局部，接在c、d间作为副线圈在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()图 1AU2U1，U2降低BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低DU2U1，U2升高5 【2016卷】如图1所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡 L 供电，如果将原、副线圈减少一样匝数，其他条件不变，那么()A小灯泡变亮B小灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变D通过原、副线圈电流的比值不变1.【201510】4如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，是理想电压表； 现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，-word.zl.-此时电压表读数为 5.0V，那么A此时原线圈两端电压的最大值约为34VB此时原线圈两端电压的最大值约为24VC原线圈两端原来的电压有效值约为68VD原线圈两端原来的电压有效值约为48V2.【20151】5一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流改为110V，变压器原线圈匝数为800，那么副线圈匝数为A200B400C1600D32006.【201515】11图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n1、n2。在T 的原线圈两端接入一电压u Umsint的交流电源，假设输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，那么输电线上损失的电功率为()n1U2mn2U2mnPA.()B.()C.4(1)2()2rn24rn14rn2UmD.4(n22P2) () rn1Um1.(2014卷，15)如下图为远距离交流输电的简化电路图。 发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。那么()I1U1A用户端的电压为I2B输电线上的电压降为U2C理想变压器的输入功率为I1rD输电线路上损失的电功率为I1U-word.zl.-4(2014卷，3)远距离输电的原理图如图16 所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，那么以下关系式中正确的选项是()A. BI2CI1U1I22RDI1U1I2U25(多项选择)(2014卷，17)如下图，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关 S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为 220 V 和 2.2 A。以下判断正确的选项是()A变压器输入功率为 484 WB通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD变压器原、副线圈匝数比n1n21136(2014卷，2)理想变压器上接有三个完全一样的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源， 另外两个并联后接在副线圈两端。 三个灯泡均正常发光。该变压器原、副线圈的匝数之比为()A12B21C23D32I1n1I2n2U2R1如下图，理想变压器原线圈的匝数n11 100 匝，副线圈的匝数n2110 匝，原线圈接u311sin(314t)(V)的交流电源。开场开关 S 处于断开状态。以下表达正确的选项是()A电压表示数为 22 VB当开关 S 闭合后，电压表示数变大C当开关 S 闭合后，电流表示数变小D当开关 S 闭合后，变压器的输出功率增大-word.zl.-2如图2 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心接头，电压表 V 和电流表 A 均为理想电表， 除滑动变阻器电阻R、 定值电阻R0以外的其余电阻不计，从某时刻开场在原线圈c、d两端加上交变电压， 其瞬时值表达式为u12202sin 100t(V) 以下说法中正确的选项是 ()图 21Ats 时刻，c、d两点间的电压瞬时值为 110 V600B当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为222 VC单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变大3如图为远距离输电的示意图，假设电厂输出电压u12202sin 100t(V)，那么以下表述不正确的选项是()图 3AU1U2，U3U4BU1220 V1C假设U2提高为原来的 10 倍，输电线上损失的功率为原来的100D用户得到的交变电流频率为25 Hz4(多项选择)图 4 甲为一火灾报警系统其中R0为定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小理想变压器原、副线圈匝数比为51，副线圈输出电压如图乙所示，那么以下说确的是()-word.zl.-图 4A原线圈输入电压有效值为220 VB副线圈输出电压瞬时值表达式u442cos 100t(V)CR处出现火情时，原线圈电流增大DR处出现火情时，电阻R0的电功率减小5(多项选择)如图 5 甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2101，b是原线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关，定值电阻R10 .从某时刻开场在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，那么以下说法中正确的选项是()图 5A当 S 与a连接后，理想电流表的示数为2.2 AB当 S 与a连接后，t0.01 s 时理想电流表示数为零C当 S 由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4 倍D当 S 由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz6(多项选择)在如图 6 所示的电路中，T为一降压式自耦调压变压器， 开场时灯泡 L 正常发光，现在电源电压U略降低，为使灯 L 仍能正常发光，可采取的措施是()-word.zl.-图 6A将自耦调压变压器的滑片P适当上滑B将自耦调压变压器的滑片P适当下滑C适当增大滑动变阻器R2的阻值D适当减小滑动变阻器R2的阻值7(多项选择)远距离输电装置如下图，升压变压器和降压变压器均是理想变压器当S由 2 改接为 1 时，以下说确的是()A电压表读数变大C电流表读数变小答案AB8如下图，匀强磁场的磁感应强度B2T，单匝矩形线圈的面积S1 m2，电阻不5B电流表读数变大D输电线损失的功率减小计，绕垂直于磁场的轴OO匀速转动线圈通过电刷与理想变压器原线圈相连接， A 为交流电流表调整副线圈的触头P，当变压器原、副线圈的匝数比为 21 时，副线圈电路中标有“6 V6W的灯泡正常发光，以下判断正确的选项是()A电流表的示数为 1 AB矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC从矩形线圈转到中性面开场计时，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e122sin 30t VD假设矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移-word.zl.