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1、第2课时 变压器 电能的输送,1变压器的构造：如图1321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,图1321,2变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的 、 在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化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 是变压器工作的基础 3理想变压器：没有 的变压器，即 功率等于 功率 4理想变压器电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比等于两个线圈 的 之比，即 .,匝数,大小,方
2、向,感应电动势,互感现象,能量损失,输入,输出,变压器能否改变恒定电流的电压？能否改变交流电的频率？ 提示：(1)变压器不能改变恒定电流的电压由变压器的原理可知恒定电流通过原 线圈时不能产生变化的磁场，副线圈中的铁芯中的磁通量就不会变化，副线圈中 就不会有感应电动势 (2)变压器也不能改变交流电的频率，因为原、副线圈中磁通量的变化情况相同,5几种常用的变压器 (1)自耦变压器调压变压器 理想变压器原、副线圈基本量的关系,1如图1322所示，理想变压器原副线圈匝数之比为101.原线圈接电压u310sin 100t(V)的交流电源，副线圈接两个阻值均为R22 的负载电阻，电表均为理想电表，则下述结
3、论正确的是() A开关S断开时，表的示数为0.1 A B开关S断开时，表的示数为22 V C开关S闭合时，表的示数为0.05 A D开关S闭合时，表的示数为22 V,答案：BC,1输电导线上的能量损失：主要是由输送线路电阻发热产生的，表达式为 . 2减小输电线路上的损耗的方法： (1)减小输送电路的 ； (2)减小输送电路的 ,QI2Rt,电阻,电流,3高压输电的原理： 由输送功率PUI，其中U为 ，I为 ，因而可以提高 ，以减小 ，则线路上的损耗P损I2R可大幅度减小，这是行之有效的办法,输送电压U,输送电压,输送电流,输送电流I,如何分析高压输电问题？ 对高压输电问题，应按“发电机升压变压
4、器远距离输电线降压变压器用电 器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析 2远距离高压输电的几个基本关系(以图1323为例)：,图1323,(1)功率关系P1P2，P3P4，P2P损P3 (2)电压、电流关系 U2UU3，I2I3I线 (3)输电电流：I线 (4)输电线上损耗的功率：,2(2009广东卷，9)如图1324所示为远距离高压输电的示意图关于远距离输 电，下列表述正确的是() A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的 C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 D高压输电必须综合
5、考虑各种因素，不一定是电压越高越好,图1324,解析：根据PI2R可知，在电流I一定的情况下，减小电阻R可以减少电路上的电能损失，而R ，所以增大输电线横截面积S有利于减少输电过程中的电能损失，A项对；由公式PI2R可得，若设输送的电功率为P，则P R，可见，在输送电压U一定时，输送的电功率P越大，输电过程中的电能损失越大，C项错误 答案：ABD,【例1】 (2009四川卷，17)如图1325甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R120 ，R230 ，C为电容器已知通过R1的正弦交流电如图1325乙所示，则(),A交流电的频率为0.02 Hz B原线圈输入电压的最大值为200 V C
6、电阻R2的电功率约为6.67 W D通过R3的电流始终为零 解析：从图象中可以看出，交流电的周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，A项错误；R1两端电流的有效值为 A，所以副线圈两端电压的有效值U2I1R110 V；原线圈两端的电压U1 U2100 V，原线圈电压最大值Um U1200 V，B项错误；R2的电功率PR2 W 6.67 W，C项正确；由于副线圈两端电压变化，电容器两极板电压变化，故有电流通过R3. 答案：C,11如图1326所示，一理想变压器原线圈匝数n11 100匝，副线圈匝数n2220匝，交流电源的电压u220 sin 100t(V)，电阻R44 ，电压表、电流表为理想电
7、表，则下列说法错误的是() A交流电的频率为50 Hz B电流表的示数为0.2 A C电流表的示数为 A D电压表的示数为44 V,解析：由交流电源的电压瞬时值表达式可知，100，所以频率f 50 Hz，A项说法正确；理想变压器的电压比等于线圈匝数比，即 ，其中原线圈电压的有效值U1220 V，U2 U144 V，故D项说法正确；I2 1 A，故C项说法错误；由电流比与线圈匝数成反比，即 ，所以I1 I20.2 A，故B项说法正确综上所述，说法错误的是C项 答案：C,【例2】如图1327所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2为定值电阻，滑动触头P可在R上滑动、为理想电压
8、表，读数分别为U1、U2；A1、A2两理想电流表的读数分别为I1、I2.当滑动触头P向下滑动且U1示数一直不变时，则下列推断中正确的是() AU2变大，I2变大 BU2变小，I2变小 CI1变小，R1两端电压变小 DI1变大，R1两端电压变小,解析：对于理想变压器在输入电压一定的条件下，输出电压也是一定的，即U2不变，A、B两项错误；当P向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，负载电阻增大，故I2减小，所以R1两端电压减小，又因为理想变压器的输入功率随输出功率的变化而变化，故I1减小，C项正确，D项错误 答案：C,1关于理想变压器的动态分析问题大致有两种情况： (1)负载电阻不变，原、副线
9、圈的电压U1、U2，电流I1、I2，功率P1、P2随匝数比变化而变化的情况； (2)匝数比不变，各量随负载电阻的变化而变化的情况 2解决此类问题需注意以下两点： (1)抓住变量与不变量 原线圈的端电压U1是不变的，其值由电源决定，与n1、n2无关当滑片静止不动时，负载电阻不变 (2)搞清各物理量之间的相互制约关系 U2由U1和匝数比决定；I1由I2和匝数比决定；P1由P2决定,21一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈 接有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时() AI1减小，P1增大 BI1减小，P1减小
10、CI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大,解析：考查理想变压器及其相关知识当副线圈接的可调电阻R增大时，变压器输出功率P2减小，导致变压器输入功率P1减小，原线圈中电流I1减小，所以正确选项是B. 答案：B,【例3】 某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8104 W，电厂输出电压仅为350 V，为减少输送功率损失，先用一理想升压变压器将电压升高再输出已知输电线路的总电阻为4 ，允许损失的功率为输送功率的5%，所需电压为220 V，求理想升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少,解析：设升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2；降压变压器原、副线圈的匝
11、数分别为n3、n4，电压分别为U3、U4.画出如右图所示的输电示意图 P损P总5%I2R 升压变压器是理想变压器，故P总IU2 又 降压变压器的输入功率P3P总P损,由、式，将U1350 V 等代入，解出 由，将U4220 V等代入，解出 答案：18121,1有关远距离输电问题，先画出远距离输电的示意图 2以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立回路，各回路分别用欧姆定律，串、并联的特点及电功、电功率等公式进行计算、联系各回路的是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率等于输出功率的关系,31(2009江苏省苏州)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能量(水流能、煤等燃料的化学能)转化为电能
12、，为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些资源的地方，但用电的地方却分布很广，因此，需要把电能输送到远方若某电站的输送电压为U6 000 V，输送功率P500 kW，这时安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜里读数相差4 800 kWh(即4 800度电)，试求： (1)输电效率和输电线的电阻； (2)若要使输电损失的功率降到原输送功率的2%，电站应使用多高的电压向外输 电？(结果保留二位有效数字),解析：(1)输电效率 由WI2Rt及PUI得：R (2)若使输电损失的功率降到原输送功率的2%，则P损P2%10 kW， 又P损 联立解得输送电压为U12.7104 V. 答案：(1)60
13、%28.8 (2)2.7104 V,如图1328所示是街头变压器给用户供电的示意图变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移动时，下列说法不正确的是() A相当于在增加用电器的数目 B表的示数随表的示数的增大而增大 C表的示数随表的示数的增大而增大 D变压器的输入功率增大,错解1不清楚滑动变阻器阻值变化与负载的关系，认为R减小负载减小，即用电器的数目减少，错选A项 错解2不清楚变压器电流、电压的因果关系，认为由输入决定输出，所谓的“送多少用多少”，则错选B项而漏选C项,【错因分析
14、】,解析：当滑动变阻器触头P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，同时变压器的输入功率增大，A、D两项对；电网供电是“用多少供多少”，输出电流增大则输入电流增大，B项正确；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，输出电压一定，C项错 答案：C,【正确解答】,对理想变压器，要注意以下几点：(1)在理想变压器中，副线圈的端电压U2由输入电压U1和匝数比n2/n1共同决定，与负载电阻大小无关 (2)电网送电遵循“用多少送多少”的原则，原线圈中的输入电流I1是由副线圈中的输出电流I2决定的，原、副线圈各一个绕组时I1 I2，副线圈有多个绕组时由P入P出的功率关系来确定.,【反思总结】,点击此处进入 作业手册,
