《2017-2018学年高中物理 5.7习题课 变压器的应用及远距离输电问题课件 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 5.7习题课 变压器的应用及远距离输电问题课件 新人教版选修3-2（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,目标定位 1.进一步理解变压器的原理及规律. 2.熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决动态分析问题. 3.熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题，熟练解决远距离高压输电中的实际问题.,第7讲 习题课 变压器的应用及远距离输电问题,1.理想变压器原、副线圈的三个关系： P入 ， . (一个副线圈),P出,I2R线,2.输电线上的功率损失P损 ，输电线上的电压损失U .,IR线,3.减小输电线上功率、电压损失的途径： 输电线的电阻、 输电线中的电流(即提高输电 ). 4.远距离输电的基本原理：在发电站内用 变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过 变压器降到所需的电压.,减小,减小,电
2、压,升压,降压,5.原、副线圈的地位 (1)原线圈在原线圈回路中所处的地位是充当负载. (2)副线圈在副线圈回路中所处的地位是充当电源.,例1 如图1甲所示，左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R55 ， 、 为理想电流表和理想电压表.若原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是( ),图1,A.电流表的示数为2 A B.原、副线圈匝数比为12 C.电压表的示数为电压的有效值 D.原线圈中交流电压的频率为100 Hz,答案 AC,针对训练1 如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为41.原线圈接入一电压为uU0sin t的交流电源，副线圈接一个R27
3、.5 的负载电阻.若U0220 V，100 rad/s，则下述结论正确的是( ),图2,答案 AC,二、理想变压器电路的动态问题分析 1.首先明确变压器各物理量间的制约关系 (1)输入电压U1决定输出电压U2：若变压器原、副线圈匝数n1、n2确定，U1便决定了U2，与输出端有无负载、负载大小无关，也与变压器有无其他副线圈无关. (2)输出功率P2决定输入功率P1：即用多少送多少.,(3)输出电流I2决定输入电流I1：U2与负载电阻R通过欧姆定律决定输出电流I2的大小，由I1 I2决定I1的大小. 2.分清动态变化中哪个量变化，结合串、并联电路的特点，欧姆定律及变压器各物理量间因果关系来依次确定
4、其他量的变化.,例2 如图3所示，理想变压器原线圈输入电压uUmsin t，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器. 和 是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示； 和 是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是( ),图3,A.I1和I2表示电流的瞬时值 B.U1和U2表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D.滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小,解析 交流电表测量的是交变电流的有效值，故A、B皆错误；,答案 C,针对训练2 如图4所示，用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，开始时开关S是断开的.现将开关S闭合，则图中所有交流
5、电表的示数以及输入功率的变化情况是( ),图4,A.V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小，P入增大 B.V1、V2的示数不变，A1、A2的示数增大，P入增大 C.V1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P入减小 D.V1的示数不变，V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数增大，P入减小,解析 电压表V1的示数由输入电压决定；电压表V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表V1的示数)和匝数比 决定；电流表A2的示数即I2由输出电压U2(大小等于电压表V2的示数)和负载电阻R负决定；电流表A1的示数即I1由变压器的匝数比 和输出电流I2决定；P入随P出而变化，由P出决定.,因
6、输入电压不变，所以电压表V1的示数不变；据公式U2 ，可知U2也不变，即电压表V2的示数不变；又据I2 知，S闭合后R负减小，故I2增大，电流表A2的示数增大；输入电流I1随输出电流I2而增大，故电流表A1的示数增大；因P出U2I2，故P出增大；P入随P出变化，故P入也增大；可见本题的正确选项为B.,答案 B,三、远距离高压输电中的损耗问题 1.解决远距离输电问题时，应首先画出输电线路示意图，如图5所示，并将已知量和待求量写在示意图的相应位置.,图5,2.分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的负载，而相应的副线圈是下一个回路的电源. 3.综合运用下面三方面的知识求解 (1)能量守恒
7、： P1U1I1U2I2P用户P PI R P用户U3I3U4I4. (2)电路知识：U2UU3 UI2R,例3 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失，有一个电站，输送的电功率为P500 kW，当使用U 5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800度.,求：(1)这时的输电效率和输电线的总电阻R线；,答案 60% 20,(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？,答案 22.4 kV,变压器基本规律的应用 1.如图6所示，Q是熔断电流为1 A的保险丝, R为用电器，理想变压器的原、副线圈 的匝数比
8、为n1n221.原线圈的电压为 u220 sin (100t) V.要使保险丝不熔断，R的阻值一定( ),图6,A.不能小于55 B.不能大于55 C.不能小于77 D.不能大于77 ,答案 A,变压器电路的动态分析问题 2.如图7所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u311sin (314t) V的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻.当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是( ),图7,A.A1的示数
9、不变，A2的示数增大 B.V1的示数不变，V2的示数减小 C.V1的示数增大，V2的示数增大 D.A1的示数增大，A2的示数增大,答案 B,3.如图8所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为15, 原线圈两端的交流电压为u20 sin (100t) V.氖泡在两端电压达到100 V时开始发光.下列说法中正确的有( ),图8,A.开关接通后，氖泡的发光频率为100 Hz B.开关接通后，电压表的示数为100 V C.开关断开后，电压表的示数变大 D.开关断开后，变压器的输出功率不变,不论开关是否断开，电压表示数不变，C项错误； 开关断开后，变压器的输出功率减小，D项错误. 答案 AB,远距离输电问题
10、 4.一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电，输电线路总电阻R线1 k，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V,60 W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( ),A.T1原、副线圈中电流分别为103 A和20 A B.T2原、副线圈两端电压分别为1.8105 V和220 V C.T1和T2的变压比分别为150和401 D.有6104盏灯泡(220 V,60 W)正常发光,解析 根据题意画出输电线路示意图如图所示.,对升压变压器有P1U1I1，可知I1103 A，由输电线上消耗的功率P R线400 kW，可知输电线上电流为I220 A，A项正确；,T1的变压比为I2I1150，T2的变压比为n3n4U3U41.8105220，C项错误； 降压变压器的输入功率等于输出功率P3P4U3I260 Wn，解得n6104，D项正确. 答案 ABD,根据PU2I2得U22105 V，输电线上电压损失UI2R线20 000 V，则副线圈输入电压为U3U2U线1.8105 V，又灯泡正常发光，可知副线圈两端电压U4220 V，B项正确；,
