高考物理大一轮复习专题十交变电流第2讲变压器电能的输送课件.ppt

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)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,U2I2U3I3UnIn,U2n2,U3n3,6.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10-2-2,C.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，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10-2-3,3.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U3,P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、副线圈匝数分别为n1、n2.在T的原线圈两端接入一电压uUmsint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10-2-5,A.2,B.3,C.4,D.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220V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2.0kW.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10-2-7,A.380V,5.3AC.240V,5.3A,B.380V,9.1AD.240V,9.1A,，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U2380V，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,I1,2.0103220,A9.1A，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10-2-9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100HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500VC.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T0.02s，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500V，输出的电功率为50kW，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220V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300WB.升压变压器的匝数比为1100,图10-2-10,C.输电线上的电流为100AD.降压变压器的输入电压为4700V,解析：输电线上的损失功率为0.6%50kW300W，选项A正确.由I2R300W可得输电线上电流I10A，升压变压器原线圈的电流为100A，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IR30V，降压变压器的输入电压为4970V，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10-2-12,3.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10-2-13,A.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