xx届高考物理变压器 电能的输送第一轮复习学案

1 / 9 XX 届高考物理变压器 电能的输送第一轮复习学案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第二课时变压器电能的输送 【教学要求】 1了解变压器的构造和原理。知道变压器的电压与匝数的关系，并能用这关系进行计算。 2了解远距离输电的主要环节，知道远距离输电时应用高电压的道理。 【知识再现】 一、变压器 1、主要构造：（ 1）闭合铁芯。（ 2）绕在铁芯上的原、副线圈（初级、次级线圈）。 2、工作原理：电磁感应（互感）。 3、几种常用的变压器 （ l）自耦变压器：如 调压变压器，铁芯上只绕一个线圈，可升压，可降压。 （ 2）互感器 电压互感器：把高电压变成低电压，以便测量高电压。（降压变压器） 2 / 9 电流互感器：把大电流变成小电流，以便测定小电流。（升压变压器） 二、电能的输送 1、输送电能的基本要求：可靠（供电线路工作可靠）、保质（电压和频率稳定）、经济（输电线路的建造和运行费用低，电能损耗少）。 2、关键：减小输电线路上的电能损耗， P 损 =I2R。 3、方法： 减小输电线的电阻，如采用电阻率小的材料或增大导线的横截面积。 高压输电：在输送功率一定的条件下 提高输送电压，以减小输电电流，从而减小输电导线上损失的电功率。 知识点一理想变压器的原理及基本关系式 由于理想变压器没有漏磁和能量损失，所以穿过原、副线圈的磁通量 相等，磁通量的变化率 /t 也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应电动势与原、副线圈的匝数成正比故变压器的工作原理是电磁感应（互感现象） 变压器的基本规律可概括为 “ 三变三不变 ” ，即：可改变交流的电压、电流、等效电阻；不能改变功率、频率和直流的电压。 3 / 9 变压器的变压比 :U1 n1=U2 n2=U3 n3=U n=k 变 压器的变流比 :n1I1=n2I2+n3I3+ 理想变压器的输入功率由输出功率决定： 【应用 1】如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1： n2=4:1，原线圈回路中的电阻 A 与副线圈回路中的负载电阻 B 的阻值相等。 a、 b 端加一定交变电流电压后，两电阻消耗的电功率之比 PA： PB=和电阻两端的电压之比 UA： UB=。 导示：抓住理想变压器（图中的虚线框内的部分）原、副线圈的电流关系， A、 B 两电阻消耗的电功率关系及电压关系均可求得。 对理想变压器，有 又 UA=I1R， UB=I2R 应依次 填充：和 知识点二远距离输电 1、远距离输电示意图 2、几个常用关系式： 若发电站输出电功率为 P，输出电压为 U，用户得到的电功率为 P ，用户得到的电压为 U ，输电导线的总电阻为 R。（如4 / 9 图） 导线损失的电压 U=U -U =IR。 输电电流 I=P/U=（ U-U ） /R。 输电导线上损失的电功率 P 损 =P-P =I2R=P2R/U2。 由以上公式可知，当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的 n 倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的 1/n2。 【应用 2】（ 07 年佛山市教学质量检测 14）水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一。某小河水流量为 40m3/s,现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为 1000千瓦的发电机发电。 （ 1）设发电机输出电压为 500V，在输送途中允许的电阻为5 ，许可损耗总功率的 5%，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多大？ （ 2）若所用发电机总效率为 50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？ g 取 10m/s2。 导示：（ 1）设送电电流为 I，损耗的功率为 P 耗、导线 R 线，由 P I2R得： 设送电电压为 U 送，由 P IU得： 则升压变压器原副线圈匝数比： 5 / 9 （ 2）发电时水的重力势能转化为电能 故： mgh50 Pt，其中 类型一理想变压器动态问题分析 【例 1】如图，为一理想变压器， k 为单刀双掷开关， P 为滑动变阻器的滑动触头， U1 为加在原线圈两端的电压， I1为原线圈中的电流强度，则（） A.保持 U1及 P 的位置不变， k 由 a 合到 b 时， I1将增大 B.保持 U1及 P 的位置不变， k 由 b 合到 a 时， R 消耗的功率减小 c.保持 U1不变， k 合在 a 处，使 P 上滑， I1将增 大 D.保持 P 的位置不变， k 合在 a 处，若 U1增大， I1将增大 导示： k 由 a 合到 b 时， n1减小，由 U1/U2=n1/n2，可知 U2增大， P2=U22/R 随之增大，而 P1=P2，又 P1=I1U1，从而 I1增大， A 正确； k 由 b 合到 a 时，与上述情况相反， P2 将减小， B 正确； P 上滑时， R 增大， P2=U22/R 减小，又 P1=P2，P1=I1U1，从而 I1 减小， c 错误； U1 增大，由 U1/U2=n1/n2可知， U2增大， I2=U2/R 随之增大，由 I1/I2=n2/n1 可知 I1也增大， D 正确。故选项 A、 B、 D 正确。 处理这类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中 “ 谁决定谁 ” 的问题。注意因果关系，对电压而言，输入6 / 9 决定输出；而对于电流、功率，输出决定输入。 类型二变压器原理的拓展应用 【例 2】在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁心的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈 1、 2 的匝数之比 n1： n2=2： 1，在不接负载的情况下（） A、当线圈 1 输入电压 220V时，线圈 2 输出电压为 110V B、当线圈 1 输入电压 220V时，线圈 2 输 出电压为 55V c、当线圈 2 输入电压 110V时，线圈 1 输出电压为 220V D、当线圈 2 输入电压 110V时，线圈 1 输出电压为 110V 导示：该题考查的是变压器的原理，若不去深入研究变压器的变压原理，只死记公式，很容易错选。 该题给出的变压器的铁心为日字形，与考生熟知的口字形变压器不同，且通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈，故电压比不再成立。所以只能利用电磁感应定律，从变压器的原理入手，才能解出该题。 当线圈 1 作为输入端时， 。 因为 U1=220V，所以 U2=55V，所以选项 B 对。 当线圈 2 作为输入端时， 。 7 / 9 因为 U2=110V ，所以 U1=110V ，所以选项 D 对。 1（南京市 XX-XX 学年度第一学期期末调研测试卷）某理想变压器原、副线圈的匝数比为 55： 9，原线圈所接电源电压按图示规律变化。副线圈接有一灯泡，此时灯泡消耗的功率为 40W。则下列判断正确的是（） A、副线圈两端电压为 V B、原线圈中电流表的示数约为 c、变压器的输入、输出功率之比为 55： 9 D、原线圈两端电压的瞬时表达式为 u=220sin100t （ V） 2（扬州市 07-08 学年度第 一学期高三期末调研卷）如图所示 ,理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1， b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，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=220sin100t （ V），则（） A当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为 22V B当 t=s时， c、 d 间的电压瞬时值为 110V c单刀双掷开关与 a 连接，在滑动变阻器触头 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小 8 / 9 3（ 07 年江苏省扬州 市一模 5）如图所示，一个有两个不同副线圈的理想变压器，原线圈匝数为 nl=1100匝，两副线圈的匝数分别为 n2=20 匝和 n3=70 匝。原线圈接入 220V 交变电压，今将一额定电压为 10V的用电器接入变压器的副线圈输出端后能正常工作，则两个副线圈连接方式应是（） A只用一个副线圈， l、 2 作为输出端 B只用一个副线圈， 3、 4 作为输出端 c将 2、 4 连接， 1、 3 作为输出端 D将 2、 3 连接， 1、 4 作为输出端 4、（ XX 年上海卷 3B）如图所示，自耦变压器输入端 A、 B接交流稳压电源，其电压有效值 UAB 100V， R0 40W，当滑动片处于线圈中点位置时， c、 D 两端电压的有效值 UcD 为_V，通过电阻 R0的电流有效值为 _A。 5、（ 08 届高三第三次全国大联考）学校有一台应急备用发电机，内阻为 r=1 ，升压变压器匝数比为 14 ，降压变压器的匝数比为 41 ，输电线的总电阻为 R=4 ，全校 22 个教室，每个教室用 “220V