2011届高考物理一轮复习教学案精品集102变压器 电能的输送 doc--高中物理 .doc

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1、http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网第二课时变压器 电能的输送考点剖析【教学要求】【教学要求】1了解变压器的构造和原理。知道变压器的电压与匝数的关系，并能用这关系进行计算。2了解远距离输电的主要环节，知道远距离输电时应用高电压的道理。【知识再现】【知识再现】一、变压器一、变压器1、主要构造：（1）闭合铁芯。（2）绕在铁芯上的原、副线圈（初级、次级线圈）。2、工作原理：电磁感应（互感）。3、几种常用的变压器（l）自耦变压器：如调压变压器，铁芯上只绕一个线圈，可升压，可降压。（2）互感器电压互感器：把高电压变成低电压，以便测量高电压。（降压变压器）电流互感器：把大电流变

2、成小电流，以便测定小电流。（升压变压器）二、电能的输送二、电能的输送1、输送电能的基本要求：可靠（供电线路工作可靠）、保质（电压和频率稳定）、经济（输电线路的建造和运行费用低，电能损耗少）。2、关键：减小输电线路上的电能损耗，P损=I2R。3、方法：减小输电线的电阻，如采用电阻率小的材料或增大导线的横截面积。高压输电：在输送功率一定的条件下提高输送电压，以减小输电电流，从而减小输电导线上损失的电功率。重点突破知识点一理想变压器的原理及基本关系式理想变压器的原理及基本关系式由于理想变压器没有漏磁和能量损失，所以穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率/t 也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应

3、电动势与原、副线圈的匝数成正比故变压器的工作原理是电磁感应（互感现象）变压器的基本规律可概括为“三变三不变”，即：可改变交流的电压、电流、等效电阻；不能改变功率、频率和直流的电压。变压器的变压比变压器的变压比:U1n1=U2n2=U3n3=Un=k变压器的变流比变压器的变流比:n1I1=n2I2+n3I3+理想变压器的输入功率由输出功率决定：理想变压器的输入功率由输出功率决定：2211222222111/RnUnRUUIUIP【应用【应用 1 1】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

4、变电流电压后，两电阻消耗的电功率之比 PA：PB=和电阻两端的电压之比 UA：UB=。导示导示：抓住理想变压器（图中的虚线框内的部分）原、副线圈的电流关系，A、B 两电阻消耗的电功率关系及电压关系均可求得。对理想变压器，有411221nnIIRIPRIPBA2221,1612212221IIIIPPBA又 UA=I1R，UB=I2R412121IIRIRIUUBA应依次填充：161和41知识点二远距离输电远距离输电1、远距离输电示意图Bn1n2AabUhttp:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网2、几个常用关系式：若发电站输出电功率为P，输出电压为 U，用户得到的电功率为

5、P，用户得到的电压为 U，输电导线的总电阻为 R。（如图）导线损失的电压U=U-U=IR。输电电流 I=P/U=（U-U）/R。输电导线上损失的电功率 P损=P-P=I2R=P2R/U2。由以上公式可知，当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的 n 倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的 1/n2。【应用【应用2 2】（0707年佛山市教学质量检测年佛山市教学质量检测14）水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一。某小河水流量为40m3/s,现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电。（1）设发电机输出电

6、压为500V，在输送途中允许的电阻为5，许可损耗总功率的5%，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多大？（2）若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？g取10m/s2。导示导示：（1）设送电电流为 I，损耗的功率为 P耗、导线 R线，由 PI2R 得：ARPI100505.01010003线耗设送电电压为 U送，由 PIU 得：VIPU43101100101000送则升压变压器原副线圈匝数比：20110000500副原副原UUnn（2）发电时水的重力势能转化为电能故：mgh50Pt，其中skgtVtm4310440101 mmgPth55.0101041

7、010005.043方法探究类型一类型一理想变压器动态问题分析理想变压器动态问题分析【例【例 1 1】如图，为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则（）A.保持 U1及 P 的位置不变，K 由 a 合到 b 时，I1将增大B.保持 U1及 P 的位置不变，K由 b 合到 a 时，R 消耗的功率减小C.保持 U1不变，K 合在 a 处，使 P 上滑，I1将增大D.保持 P 的位置不变，K 合在 a 处，若 U1增大，I1将增大导示导示：K 由 a 合到 b 时，n1减小，由 U1/U2=n1/n2，可知 U2增大，P

8、2=U22/R 随之增大，而 P1=P2，又P1=I1U1，从而 I1增大，A 正确；K 由 b 合到 a 时，与上述情况相反，P2将减小，B 正确；P 上滑时，R 增大，P2=U22/R 减小，又 P1=P2，P1=I1U1，从而I1减小，C 错误；U1增大，由 U1/U2=n1/n2可知，U2增大，I2=U2/R 随之增大，由 I1/I2=n2/n1可知 I1也增大，D 正确。故选项 A、B、D 正确。处理这类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中“谁决定谁”的问题。注意因果关系，对电压而言，输入决定输出；而对于电流、功率，输出决定输入。类型二类型二变压器原理的拓展应用变压器原理的

9、拓展应用【例【例 2 2】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 110VB、当线圈 1 输入电压 220V 时，线圈 2 输出电压为 55VC、当线圈 2 输入电压 110V 时，线圈 1 输出电压为220VD、当线圈 2 输入电压 110V 时，线圈 1 输出电压为110V导示：导示：该题考查的是变压器的原理，若不去深入研究变压器的变压原理，只死记

10、公式，很容易错选。21http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网该题给出的变压器的铁心为日字形，与考生熟知的口字形变压器不同，且通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈，故电压比2121nnUU不再成立。所以只能利用电磁感应定律，从变压器的原理入手，才能解出该题。当线圈 1 作为输入端时，1412122211221121nntntnUU。因为 U1=220V，所以 U2=55V，所以选项 B 对。当线圈 2 作为输入端时，11221122121nnUU。因为 U2=110V，所以 U1=110V，所以选项 D 对。成功体验1（南京市（南京市 2007-20

11、08 学年度第一学期期末调研学年度第一学期期末调研测试卷测试卷）某理想变压器原、副线圈的匝数比为 55：9，原线圈所接电源电压按图示规律变化。副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为 40W。则下列判断正确的是（）A、副线圈两端电压为236VB、原线圈中电流表的示数约为 0.18AC、变压器的输入、输出功率之比为 55：9D、原线圈两端电压的瞬时表达式为 u=220sin100t（V）2（扬州市扬州市 07-08 学年度第一学期学年度第一学期高三高三期末期末调研卷调研卷）如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈

12、c、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 u1=2202sin100t（V），则（）A当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为22VB当 t=6001s 时，c、d 间的电压瞬时值为 110VC单刀双掷开关与 a 连接，在滑动变阻器触头 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小AVabcdu1n1n2Rpooooo3（07 年年江苏省扬州市一模江苏省扬州市一模 5）如图所示，一个有两个不同副线圈的理想变压器，原线圈匝数为nl=1100 匝，两副线圈的匝 数分别为n2=20匝 和n3=70 匝。原线圈接入 220V 交变

13、电压，今将一额定电压为10V的用电器接入变压器的副线圈输出端后能正常工作，则两个副线圈连接方式应是（）A只用一个副线圈，l、2 作为输出端B只用一个副线圈，3、4 作为输出端C将 2、4 连接，1、3 作为输出端D将 2、3 连接，1、4 作为输出端4、（2007 年上海卷年上海卷 3B）如图所示，自耦变压器输入端A、B 接交流稳压电源，其电压有效值 UAB100V，R040，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D 两端电压的有效值 UCD为_V，通过电阻 R0的电流有效值为_A。5、（08 届高三第三次全国大联考届高三第三次全国大联考）学校有一台应急备用发电机，内阻为 r=1，升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为 41，输电线的总电阻为 R=4，全校 22 个教室，每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：（1）发电机的输出功率多大？（2）发电机的电动势多大？（3）输电线上损耗的电功率多大？C R0 A B D R1n1n242n33http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网答案：答案：1、B2、A3、C4、200；55、（1）发电机输出功率为 P出=U1I1=5424W（2）发电机的电动势 E=U1+I1r=250V（3）输电线上损耗的电功率 PR=IR2R=144W