物理十 交变电流 第2讲 变压器 电能的输送 .ppt

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1、第2讲变压器 电能的输送一、变压器1.主要构造闭合铁芯线圈变压器是由_和绕在铁芯上的两个_组成的，如图 10-2-1 所示.交流电源初级负载次级图 10-2-1(1)原线圈：与_连接的线圈，也叫_线圈.(2)副线圈：与_连接的线圈，也叫_线圈.2.工作原理磁场大小方向感应电动势(1)电流通过原线圈时在铁芯中激发_，由于电流的_、_在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化.(2)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，副线圈也能够输出电流.(3)_是变压器工作的基础.互感现象3.理想变压器不考虑铜损、铁损和漏磁的变压器，即它的输入功率和_相等.输出功率4.几种常用的变压器(1)

2、自耦变压器调压变压器(1)电压关系：_；有多个副线圈时，5.基本关系式U1n1_.(2)电流关系：只有一个副线圈时，_.(3)功率关系：_.由 P入P出 及 PUI 推出，有多个副线圈时，U1I1 _.P入P出U2I2U3I3UnInU2n2U3n36.基本关系式中物理量之间的决定关系(1)电压决定关系：输入电压 U1决定输出电压 U2，这是因否，U2 不会改变.(2)电流决定关系：输出电流 I2 决定输入电流 I1.(3)功率决定关系：输出功率 P2 决定输入功率 P1.(4)频率关系：原、副线圈中电流的频率相同.【基础检测】1.(多选，2016 年新课标全国卷)如图 10-2-2 所示，理

3、想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 L1 和 L2.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.下列说法正确的是()A.原、副线圈匝数比为 91B.原、副线圈匝数比为 19图 10-2-2C.此时 L1 和 L2 的电功率之比为 91D.此时 L1 和 L2 的电功率之比为 19解析：设灯泡的额定电压为 U0，两灯均能正常发光，所以原线圈输出端电压为 U19U0，副线圈两端电压为 U2U0，故灯泡 L1 和 L2的电功率之比为 19，C 错误，D 正确.答案：AD二、电能的输送1.减少损耗的方法减小电阻减小电流(1)_：减小电阻率，现有的导线多为铝导线，可改为铜

4、，但价格太高；减小距离，但可行性不大；增大导线横截面积，有局限性，并且耗费材料.(2)_：在输出功率不变的情况下，要减小电流，必须提高电压，即采用高压输电.2.远距离输电的经典模型(如图 10-2-3 所示)图 10-2-33.远距离输电的三组关系及两种损耗(1)三组关系电功率关系：P1P2，P3P4，P2 _.U损U3P损P3(2)两种损耗I线 R线U2U3输送电压损耗：U损UR_.输电线路上损耗的功率：P损U损I线_.注意：输电线上的能量损耗是发热损耗，计算时只能用【基础检测】2.(2015 年福建卷)如图 10-2-4 所示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

5、、副线圈匝数分别为 n1、n2.在T的原线圈两端接入一电压 uUm sin t 的交流电源，若输送电功率为 P，输电线的总电阻为 2r，不考虑其他)因素的影响，则输电线上损失的电功率为(图 10-2-4答案：C考点 1 关于理想变压器的计算问题重点归纳解答本类问题需注意(1)基本关系中 U1、U2、I1、I2 均指有效值.(2)当原线圈中串联电阻时，U1 为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压.(3)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系.(4)无论哪种情况，处理此类问题的关键都是要分清变量和不变量.典例剖析例 1：(2016 年新课标全国卷)一含有理想变压器

6、的电路如图 10-2-5 所示，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(图 10-2-5A.2B.3C.4D.5思维点拨：解答本题需注意到，原线圈中串有电阻，故原线圈两端的电压不等于电源电压.解析：开关断开时，电路如图 10-2-6 甲所示，原、副线圈甲乙图 10-2-6答案：B【考点练透】1.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部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图 10-2-7所示，其

7、副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为 1900 匝，原线圈为 1100 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，则 U2 和 I1 分别约为()图 10-2-7A.380 V,5.3 AC.240 V,5.3 AB.380 V,9.1 AD.240 V,9.1 A，代入解析：由题图并根据理想变压器电压比关系数据解得副线圈两端的电压有效值 U2380 V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即 P入P出U1I1，解得I12.010322

8、0A9.1 A，选项 B 正确，选项 A、C、D 错误.答案：B考点 2 电能输送的计算重点归纳远距离输电问题的“三二一”1.理清三个回路(如图 10-2-8 所示)图 10-2-8在回路 2 中，U2UU3，I2I线I3.2.抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系着回路 1 和回路 2，由变压器原理可得：线圈 1(匝数为 n1)和线圈 2(匝数为 n2)中各个量间的关 (2)理想的降压变压器联系着回路 2 和回路 3，由变压器原理可得：线圈 3(匝数为 n3)和线圈 4(匝数为 n4)中各个量间的关3.掌握一个守恒能量守恒关系式 P1P损P4.典例剖析例 2：(2014 年四川卷)如图 10

9、-2-9 所示，图甲是远距离的输电示意图，图乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则()甲乙图 10-2-9A.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解析：根据交流电的变化规律、变压器的工作原理和远距离输电知识解题.由 U-t 图象可知，交流电的周期 T0.02 s，故由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定，选项 C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈 答案：D备考策略：远距离输电一般会结合实际情景出题，信息包含量有

10、时可能会比较多，所以在审题时要注意快速抓住要点，把已知的物理量以及待求的物理量在远距离输电原理图上标出，这样就不会造成混乱.【考点练透】2.如图 10-2-10 所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为 500 V，输出的电功率为 50 kW，用电阻为 3 的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的 0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为 220 V 供用户使用(两个变压器均为理想变压器).对整个送电过程，下列说法正确的是()A.输电线上的损失功率为 300 WB.升压变压器的匝数比为 1100图 10-2-10C.输电线上的电流为 100 AD.降压变压器

11、的输入电压为 4700 V解析：输电线上的损失功率为 0.6%50 kW300 W，选项 A 正确.由 I2R300 W 可得输电线上电流 I10 A，升压变压器原线圈的电流为 100 A，升压变压器的匝数比为 110，选项B、C 错误.输电线损失电压为 IR30 V，降压变压器的输入电压为 4970 V，选项 D 错误.答案：A方法 理想变压器动态问题的分析方法1.匝数比不变的情况：如图 10-2-11 所示.图 10-2-11不论负载电阻 R 如何变化，U2 也不变.(2)当负载电阻发生变化时，I2 变化，输出电流 I2决定输入电流 I1，故 I1 发生变化.(3)I2 变化引起 P2 变

12、化，P1P2，故 P1 发生变化.2.负载电阻不变的情况：如图 10-2-12 所示.图 10-2-123.分析动态问题的程序例 3：(2016 年天津卷)如图 10-2-13 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.下列说法正确的是()图 10-2-13A.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C.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表示数示数变大变大D.若闭合开关 S，则电流表示数变大，示数变大审题突破：滑片 P 移动改变负载电阻的大小，从而改变副线圈中的电流、功率，改变原线圈中的电流.解

13、析：当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则 R1 消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项 A 错误，B 正确；当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表示数变小，选项 C 错误；若闭合开关 S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1 两端电压变大，R2 两端电压减小，电流表示数减小；副线圈中的电流变大，原线圈中示数变大，选项 D 错误.的电流也变大，电流表答案：B【触类旁通】(多选，2014 年广东卷)如图 10-2-14 所示的电路中，P 为滑动变阻

14、器的滑片，保持理想变压器的输入电压 U1 不变，闭合开关 S，下列说法正确的是()图 10-2-14A.P 向下滑动时，灯 L 变亮B.P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P 向上滑动时，变压器的输出功率变大可解析：P 向上或向下滑动时，由变压器的电压特点知，U2 是不变的，灯 L 亮度也不变，A 项错误，B 项正确；P向上滑动时，滑动变阻器的阻值减小，由 PU2R可知，变压器的输出功率 P2 变大，又理想变压器的输入功率等于输出功率，则输入功率 P1 也变大，由 P1U1I1 及 U1 不变可知，变压器的输入电流变大，C 项错误，D 项正确.答案：BD