《三年高考两年模拟高考物理新课标一轮复习课件第11章第2讲变压器远距离输电》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三年高考两年模拟高考物理新课标一轮复习课件第11章第2讲变压器远距离输电（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课标版 物理,第2讲变压器远距离输电,一、理想变压器 1.构造:如图所示,变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的。 (1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫 线圈。 (2)副线圈:与 连接的线圈,也叫 线圈。,闭合铁芯,两个线圈,初级,负载,次级,2.原理:电流磁效应、 。 3.基本关系式 (1)功率关系: 。 (2)电压关系:只有一个副线圈时=。 有多个副线圈时=。 (3)电流关系:只有一个副线圈时=。 由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时,U1I1= 。 4.几种常用的变压器 (1)自耦变压器调压变压器,电磁感应,P入=P出,U2I2+U3I3+UnIn,(2)互感器 自测1(辨析题) (
2、1)变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率。( ) (2)理想变压器能改变交变电压、交变电流,但不改变功率,即输入功率总等于输出功率。() (3)变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小。 () 答案(1)(2)(3),二、远距离输电 1.输电过程(如图所示) 2.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Q= 。 3.电压损失 (1)U=U-U;(2)U= 。 4.功率损失,I2Rt,IR,(1)P=P-P;(2)P= =R。 5.输送电流 (1)I=;(2)I=。,I2R,考点一理想变压器基本规律的应用 基本关系式中物理量之间的决定关系:
3、,典例1(2014山东理综,17,6分)(多选)如图,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。以下判断正确的是() A.变压器输入功率为484 W,B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113 答案BD对于理想变压器,P入=P出,所以输入功率P入=602.2 W=132 W, A错。I1= A=0.6 A,B正确。通过副线圈的正弦式交流电电流的最 大值I2m=I2=2.2 A,C错误。
4、变压器原、副线圈匝数比n1n2=U1U2=1 13,D正确。 1-1(多选)如图所示,一理想变压器原线圈匝数为n1=1 000匝,副线圈匝数为n2=200匝,将原线圈接在u=200 sin 120t(V)的交流电压上,电阻R=100 ,电流表A为理想电表。下列推断正确的是(),A.交变电流的频率为50 Hz B.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为 Wb/s C.电流表A的示数为 A D.变压器的输入功率是16 W 答案BD已知u=200 sin 120t(V),则有效值U1=200 V,角速度=2f =120 rad/s,可知交变电流的频率为60 Hz;由Um1=n1=200 V,而n1=1 00
5、,0匝,则穿过铁芯的磁通量的最大变化率= Wb/s;U2=U1=40 V,由I2= =0.4 A,得电流表A的示数为0.4 A;P1=P2=I2U2=0.440 W=16 W。,考点二理想变压器的动态分析 1.线圈匝数比不变的情况(如图所示),(1)U1不变,根据=可以得出不论负载电阻R如何变化,U2不变。 (2)当负载电阻发生变化时,I2变化,根据=可以判断I1的变化情况。 (3)I2变化引起P2变化,根据P1=P2,可以判断P1的变化。 2.负载电阻不变的情况(如图所示),(1)U1不变,发生变化,U2变化。 (2)R不变,U2变化,I2发生变化。 (3)根据P2=和P1=P2,可以判断P
6、2变化时,P1发生变化,I1发生变化。 典例2(2016山东潍坊联考)如图甲所示的电路中,S为单刀双掷开关,电表为理想电表,Rt为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小),理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电,则(),A.变压器原线圈中交流电压u的表达式u=110sin 100t(V) B.S接在a端,Rt温度升高时,变压器的输入功率变小 C.S接在a端,Rt温度升高时,电压表和电流表的示数均变大 D.S由a切换到b,Rt消耗的功率变大 答案A由图乙可知电压最大值为110 V,周期为0.02 s,所以=1,00 rad/s,则原线圈中交流电压的表达式u=Um sin t=110 sin 100t(
7、V),A 项正确;副线圈输出电压由变压器原副线圈匝数比和输入电压决定,故Rt温度升高时,副线圈两端电压不变,则电压表示数不变,C项错;S接在a端,Rt温度升高时其阻值减小,再由P=可知,变压器输出功率增大,故变压器的输 入功率也随之增大,B项错;S由a切换到b,副线圈匝数减小,故输出电压减小,由P=知,Rt消耗的功率减小,D项错。,分析变压器动态问题的思路流程 U1U2I2I1,2-1(2015天津理综,6,6分)(多选)如图所示,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
8、电压为U的正弦交流电,则() 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 D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小 答案BC保持Q位置不动,则副线圈两端电压U2不变,P向上滑动,则R 增大,副线圈电流I2减小,由P1=UI1=U2I2,可知I1减小,电流表读数减小,A错误,B正确。保持P位置不动,则R不变,Q向上滑动,n2变大,根据=得,U2= U,则U2增大,由I2=,知I2增大,由UI1=U2I2,U不变,知I1增大,电流表读数变 大,所以C正确,D错误。故选B
9、、C。,2-2如图所示,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以外其余电阻不计,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u1=220 sin 100t(V)。下列说法中正确的是() A.t= s时刻,c、d两点间的电压瞬时值为110 V,B.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22 V C.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 答案D已知c、d两点间的电压瞬时值表达式u1=220
10、 sin 100t(V), 当t= s时,u1=220 sin V=110 V,选项A错误。由=,得U2= =220 V=22 V,选项B错误。单刀双掷开关与a连接,滑片P向上移动 时,电压表示数变大,电流表示数变小,选项C错误。当单刀双掷开关由a扳向b时,可知原线圈匝数减小,则U2变大,分析可知电压表和电流表示数均变大,选项D正确。,考点三远距离输电问题 1.理清三个回路 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)中各个量间的关系是=,=,P1=P2。 (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
11、:线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是=,=,P3=P4。 3.掌握一个守恒 能量守恒关系式P1=P损+P3,典例3发电机的端电压为220 V,输出电功率为44 kW,输电导线的电阻为0.2 ,如果用原、副线圈匝数之比为110 的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户。 (1)画出全过程的线路图。 (2)求用户得到的电压和功率。 (3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压。 答案见解析 解析该题是输电线路的分析和计算问题,结合电路结构和输电过程中 的电压关系和电流关系可解此题。 (1)线路图如图所示:,(2)升压
12、变压器的输出电压U2=U1=2 200 V, 升压变压器的输出电流I2=I1, 由P=U1I1得,升压变压器的输入电流 I1= A=200 A, 所以I2=I1= A=20 A。,输电线路上的电压损失为 UR=I2R=4 V,PR=R=0.08 kW。 降压变压器的输入电流和输入电压分别为 I3=I2=20 A,U3=U2-UR=2 196 V。 降压变压器的输出电压和输出电流分别为 U4=U3=219.6 V。 用户得到的功率P4=P-PR=43.92 kW。 (3)若不采用高压输电,线路损失电压为UR=I1R=40 V, 用户得到的电压U=U1-UR=180 V, 用户得到的功率为P=UI
13、1=36 kW。,在远距离输电问题中,一般用P损=R线计算线路功率损耗,其原因是I线可以 由公式P输出=I线U输出求出,而P损=UI线和P损=则不常用,其原因是在一般 情况下,U不易求出,且易将U和U输出相混而造成错误。,3-1(2015福建理综,15,6分)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=Um 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() A.()B.() C.4()2()2rD.4()2()2r,答案CT的输入电压U1=,则P=U1I
14、1,I1=,又因为=,所以I 2=I1=,则输电线上损失的电功率P损=2r=4r,C项正 确。,3-2一台交流发电机的额定输出功率P=4.0103 kW,以400 V电压将其接在升压变压器上向远方输电。若输电导线的总电阻为10 ,允许输电线损失的功率为输出功率的10%,问: (1)升压变压器的变压比应为多大? (2)为了使远方用电器能得到220 V的工作电压,降压变压器的变压比应为多大? 答案(1)150(2)90011,解析(1)由P损=P10%=r,得I2=200 A, 由P=U1I1得I1=1104 A 所以=。 (2)U2=U1=2104 V 所以U3=U2-I2r=1.8104 V 又U4=220 V,所以=,
