2013版物理全程复习方略配套课件(沪科版):10.2.变压器电能的输送.ppt
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1、第2讲 变压器 电能的输送考点考点1 1 理想变压器理想变压器1.1.构造构造:如图所示如图所示理想变压器由理想变压器由_、_和闭合铁芯组成和闭合铁芯组成.原线圈原线圈副线圈副线圈2.2.原理:变压器工作的基本原理是原理:变压器工作的基本原理是_3.3.基本关系基本关系(1)(1)电压关系:电压关系:_._.(2)(2)功率关系:功率关系:P P入入 =_.=_.(3)(3)电流关系:电流关系:只有一个副线圈时只有一个副线圈时:_.:_.有多个副线圈时:有多个副线圈时:U U1 1I I1 1=_.=_.电磁感应电磁感应P P出出U U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3+U Un n
2、I In n4.4.几种常用的变压器几种常用的变压器(1)(1)自耦变压器自耦变压器也叫也叫_变压器变压器.(2)(2)互感器互感器.电压互感器,用来把高电压变成电压互感器,用来把高电压变成_._.电流互感器,用来把大电流变成电流互感器,用来把大电流变成_._.调压调压低电压低电压小电流小电流1.1.关于理想变压器的四点说明关于理想变压器的四点说明(1)(1)变压器不能改变直流电压变压器不能改变直流电压.(2)(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的频率.(3)(3)理想变压器本身不消耗能量理想变压器本身不消耗能量.
3、(4)(4)理想变压器基本关系中的理想变压器基本关系中的U U1 1、U U2 2、I I1 1、I I2 2均为有效值均为有效值.2.2.理想变压器的三个制约关系理想变压器的三个制约关系(1)(1)输入电压输入电压U U1 1决定输出电压决定输出电压U U2 2.(2)(2)输出电流输出电流I I2 2决定输入电流决定输入电流I I1 1.(3)(3)输出功率输出功率P P2 2决定输入功率决定输入功率P P1 1.(2011(2011新课标全国卷新课标全国卷)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为为1212;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为;副线圈电路
4、中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 V220 V,额,额定功率为定功率为22 W22 W;原线圈电路中接有电压表和电流表;原线圈电路中接有电压表和电流表.现闭合开关,现闭合开关,灯泡正常发光灯泡正常发光.若用若用U U和和I I分别表示此时电压表和电流表的读数,分别表示此时电压表和电流表的读数,则则()()【解析解析】选选A.A.在副线圈电路中,在副线圈电路中,再根据,再根据 及及 ,得,得U U1 1=110 V=110 V,I I1 1=0.2 A=0.2 A,故,故B B、C C、D D错错误,误,A A正确正确.1.1.输电过程输电过程(如图所示如图所示)考点考点2 2 远距离输电远距
5、离输电2.2.电压损失电压损失(1)U=U-U (2)U=_(1)U=U-U (2)U=_3.3.功率损失功率损失(1)P=P-P (2)P=_=_(1)P=P-P (2)P=_=_4.4.输送电流输送电流(1)(2)(1)(2)IRIRI I2 2R R1.1.降低输电损耗的两个途径降低输电损耗的两个途径(1)(1)减小输电线的电阻,由电阻定律减小输电线的电阻,由电阻定律 可知,在输电距离一可知,在输电距离一定的情况下,为减小电阻,应采用电阻率小的材料,也可以增定的情况下,为减小电阻,应采用电阻率小的材料,也可以增加导线的横截面积加导线的横截面积.(2)(2)减小输电导线中的输电电流,由减小
6、输电导线中的输电电流,由P=UIP=UI可知,当输送功率一定可知,当输送功率一定时,提高输电电压,可以减小输电电流时,提高输电电压,可以减小输电电流.2.2.远距离输电问题的四个关键远距离输电问题的四个关键(1)(1)画出一个模型画出一个模型远距离输电模型图远距离输电模型图.(2)(2)抓住输电的两端抓住输电的两端电源和用电器电源和用电器.(3)(3)分析两条导线分析两条导线输电导线输电导线.(4)(4)研究两次电压变换研究两次电压变换升压和降压升压和降压.在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电
7、压和输电线的电阻均不变,均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有()()A.A.升压变压器的输出电压增大升压变压器的输出电压增大B.B.降压变压器的输出电压增大降压变压器的输出电压增大C.C.输电线上损耗的功率增大输电线上损耗的功率增大D.D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【解析解析】选选C C、D.D.由题意可知升压变压器的输入电压不变,则由题意可知升压变压器的输入电压不变,则输出电压不变,输出电压不变,A A错误;在电能输出过程中有:错误;在电能输
8、出过程中有:,U U线线=I=I2 2R R线线,U,U3 3=U=U2 2-U-U线线,因,因P P变大,变大,I I2 2变大,所以变大,所以U U线线变大,所以降变大,所以降压变压器初级电压压变压器初级电压U U3 3变小,则降压变压器的输出电压变小,变小,则降压变压器的输出电压变小,B B错错误;根据误;根据 ,因,因P P变大,所以变大,所以P P线线变大,变大,C C正确;根据正确;根据 ,因,因P P变大,所以比值变大,变大,所以比值变大,D D正确正确.理想变压器基本规律的应用理想变压器基本规律的应用【例证例证1 1】(2011(2011江苏高考江苏高考)(15)(15分分)图
9、图(a)(a)为一理想变压器,为一理想变压器,abab为原线圈,为原线圈,cece为副线圈,为副线圈,d d为副线圈引出的一个接头,原线圈输为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交变电压的入正弦式交变电压的u-tu-t图像如图图像如图(b)(b)所示所示.若只在若只在cece间接一只间接一只R Rcece400 400 的电阻,或只在的电阻,或只在dede间接一只间接一只R Rdede225 225 的电阻,两的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为种情况下电阻消耗的功率均为80 W.80 W.(1)(1)请写出原线圈输入电压瞬时值请写出原线圈输入电压瞬时值u uabab的表达式;的表达式;(2
10、)(2)求只在求只在cece间接间接400 400 电阻时,原线圈中的电流电阻时,原线圈中的电流I I1 1;(3)(3)求求cece和和dede间线圈的匝数比间线圈的匝数比 .【解题指南解题指南】解答本题时应注意以下三点:解答本题时应注意以下三点:(1)(1)根据图像得出瞬时值表达式、电压最大值和有效值根据图像得出瞬时值表达式、电压最大值和有效值.(2)(2)利用理想变压器的利用理想变压器的P P、U U、I I的关系计算原线圈中的电流的关系计算原线圈中的电流.(3)(3)根据电压关系求线圈的匝数比根据电压关系求线圈的匝数比.【规范解答规范解答】(1)(1)由原线圈中交变电流的由原线圈中交变
11、电流的u-tu-t图像可知图像可知=200=200 rad/srad/s,电压瞬时值电压瞬时值u uabab=400sin200t(V)(3=400sin200t(V)(3分分)(2)(2)电压有效值电压有效值 (2(2分分)理想变压器理想变压器P P1 1=P=P2 2 (2 (2分分)原线圈中的电流原线圈中的电流 (2(2分分)(3)(3)设设abab间匝数为间匝数为n n1 1,根据变压器规律有,根据变压器规律有 (4(4分分)由题意有:由题意有:联立可得:联立可得:(2(2分分)答案:答案:(1)u(1)uabab=400sin200t(V)=400sin200t(V)(2)0.28
12、A (3)(2)0.28 A (3)【总结提升总结提升】理想变压器问题的规范求解理想变压器问题的规范求解1.1.一般解题思路一般解题思路(1)(1)分析题干条件找出不变量和变量分析题干条件找出不变量和变量.(2)(2)利用原、副线圈之间的功率关系确定原、副线圈中的电流利用原、副线圈之间的功率关系确定原、副线圈中的电流.(3)(3)根据电磁感应原理,分析电压、电流与原、副线圈匝数比之根据电磁感应原理,分析电压、电流与原、副线圈匝数比之间的关系间的关系.2.2.应注意的问题应注意的问题(1)(1)对于电源,原线圈相当于用电器;对于用电器,副线圈相当对于电源,原线圈相当于用电器;对于用电器,副线圈相
13、当于电源于电源.(2)(2)解决变压器问题的三种切入法:解决变压器问题的三种切入法:电压切入法:变压器原、副线圈的电压之比为电压切入法:变压器原、副线圈的电压之比为 ;当变;当变压器有多个副线圈时,压器有多个副线圈时,功率切入法:理想变压器的输入、输出功率为功率切入法:理想变压器的输入、输出功率为P P入入=P=P出出,当变,当变压器有多个副线圈时,压器有多个副线圈时,P P1 1=P=P2 2+P+P3 3+电流切入法:由电流切入法:由 知,对只有一个副线圈的变压器有知,对只有一个副线圈的变压器有 ,当变压器有多个副线圈时有,当变压器有多个副线圈时有n n1 1I I1 1=n=n2 2I
14、I2 2+n+n3 3I I3 3+变压器的动态分析变压器的动态分析【例证例证2 2】如图所示是街头变压器给用户供电的示意图如图所示是街头变压器给用户供电的示意图.变压器变压器的输入电压是市电网的电压,不会有很大的波动,输出电压通的输入电压是市电网的电压,不会有很大的波动,输出电压通过输电线输送给用户过输电线输送给用户.输电线的电阻用输电线的电阻用R R0 0表示,变阻器表示,变阻器R R表示用表示用户用电器的总电阻,当滑动变阻器触头户用电器的总电阻,当滑动变阻器触头P P向下移动时,下列说法向下移动时,下列说法中正确的是中正确的是()()A.A.与增加用电器的数目达到的效果相同与增加用电器的
15、数目达到的效果相同B.AB.A1 1表的示数随表的示数随A A2 2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大C.VC.V1 1表的示数随表的示数随V V2 2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大D.D.变压器的输入功率增大变压器的输入功率增大【解题指南解题指南】解答本题应注意以下三点:解答本题应注意以下三点:(1)(1)所有用户的用电器应为并联关系所有用户的用电器应为并联关系.(2)(2)滑动变阻器使负载电阻变化,会改变输出功率滑动变阻器使负载电阻变化,会改变输出功率.(3)(3)要弄清原、副线圈的电压、电流的因果关系要弄清原、副线圈的电压、电流的因果关系.【自主解答自主解答】选选A A、
16、B B、D.D.当滑动变阻器触头当滑动变阻器触头P P向下移动时,用电向下移动时,用电器的总电阻减小,相当于并联的用电器数目增加,同时变压器器的总电阻减小,相当于并联的用电器数目增加,同时变压器的输入功率增大,的输入功率增大,A A、D D对;电网供电是对;电网供电是“用多少供多少用多少供多少”,输,输出电流增大则输入电流增大,出电流增大则输入电流增大,B B正确;但变压器的输出电压则由正确;但变压器的输出电压则由输入电压决定,当输入电压和变压器的匝数比一定时,输出电输入电压决定,当输入电压和变压器的匝数比一定时,输出电压一定,压一定,C C错错.【总结提升总结提升】解答本题关键在于理解变压器
17、原、副线圈的电路解答本题关键在于理解变压器原、副线圈的电路结构及电压、电流的因果关系,然后根据理想变压器动态分析结构及电压、电流的因果关系,然后根据理想变压器动态分析的思路,即的思路,即来分析和判断来分析和判断.对本题易错选项及错误原因分析如下:对本题易错选项及错误原因分析如下:易错角度易错角度错误原因错误原因易漏选易漏选A A对滑动变阻器阻值变化与负载的关系理解错误,对滑动变阻器阻值变化与负载的关系理解错误,误认为误认为R R减小负载减小,即用电器的数目减少减小负载减小,即用电器的数目减少.而而实际上当实际上当R R减小时,由于并联关系,用电器的数减小时,由于并联关系,用电器的数目会增加目会
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