（北京专用）2020版高考物理总复习第十三章第2讲变压器远距离输电课件.pptx

第2讲变压器远距离输电,一变压器,二远距离输电,知识梳理,考点一理想变压器的基本关系,考点二理想变压器的动态分析,考点三远距离输电问题,深化拓展,知识梳理,一、变压器,1.变压原理:利用电磁感应现象改变交变电流的电压。原线圈接交变电流,由于非均匀变化的电流产生变化的磁场,从而在副线圈中产生电动势,可以输出需要的电压。,2.理想变压器原、副线圈基本量间的关系理想变压器:没有能量损失的变压器。电压关系:=,与负载、副线圈多少无关;电流关系:只有一个副线圈时=;有多个副线圈时I1n1=I2n2+I3n3+;,功率关系:P1=P2。,二、远距离输电,1.远距离输电要解决的关键问题是减少输电导线上的电功率损失,具体方法是:提高输电电压,减小输电电流。,2.交流电远距离高压输电电路模式如图所示。,3.远距离高压输电的几个基本关系功率关系:P1=P2,P1=P2,P2=P1+P线;电流、电压关系:=,=;输电电流:I2=;,=R线;输电效率:=100%=100%。,输电导线上损耗的电功率:P线=P2-P1=I2(U2-U1)=,1.如图所示,一理想变压器的原线圈匝数n1=1000匝,副线圈匝数n2=200匝,交流电源的电动势e=311sin100tV(不考虑其内阻),电阻R=88。电压表和电流表对电路的影响可忽略不计。下列说法正确的是(),A.电压表的示数为62.2VB.电流表的示数为2.5AC.变压器的输入功率为22WD.原线圈磁通量变化率的最大值为311Wb/s,答案C原线圈两端电压为U1=V=220V,则副线圈两端电压为U2=U1=44V,电压表示数为44V,则I2=0.5A,P出=0.544=22W,又P入=P出,则P入=22W=I1220V,得I1=0.1A,则电流表示数为0.1A,交流电源的电动势e=311sin100t(V),而原线圈磁通量变化率的最大值为Wb/s=0.311Wb/s,所以答案为C。,2.(多选)如图所示,M为理想变压器,各电表均可视为理想电表。当电路输入端a、b接正弦交流电压,则在滑动变阻器的滑片P向下滑动的过程中,示数不会发生变化的电表是(CD)A.A1B.A2C.V1D.V2,解析由=知,电压表V1的示数和电压表,V2的示数均不变;当滑动变阻器阻值变大时,输出功率减小,A1和A2的示数均减小。,3.远距离输电时,在输出电功率不变的条件下(B)A.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率B.提高输电电压,能减小电流,提高输电效率C.提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流,解析在输出功率一定时,由P=UI知,当U增大时,I减小,输电导线损耗的功率P损=I2R将变小。,深化拓展,考点一理想变压器的基本关系,【情景素材教师备用】,1-1(2017北京理综,16,6分)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220sin100t(V)的交流电源上,副线圈接有R=55的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(B),A.原线圈的输入功率为220WB.电流表的读数为1AC.电压表的读数为110VD.副线圈输出交流电的周期为50s,解析由题知,变压器的输入电压U1=V=220V,所以U2=U1=110V;副线圈电流I2=2A,原线圈电流I1=I2=1A。本题中电压表、电流表的读数为有效值,故B项正确,C项错误;原线圈输入功率P1=U1I1=220W,A项错误;交流电的周期T=s=0.02s,D项错误。,1-2(多选)(2017海淀期末)如图所示,一理想变压器的原、副线圈匝数分别为2200匝和110匝,将原线圈接在输出电压u=220sin100t(V)的交流电源两端。副线圈上只接有一个电阻R,与原线圈串联的理想交流电流表的示数为0.20A。下列说法中正确的是(),A.变压器副线圈中电流的有效值为0.01AB.电阻R两端电压的有效值为11VC.电阻R的电功率为44WD.穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为Wb/s,答案BCD理想交流电流表显示的是电流的有效值,可知原线圈电流有效值为0.20A,由=可得I2=4A,A错;原线圈两端电压有效值为220V,由=得U2=11V,B对;电阻R的电功率为P=UI=114W=44W,C对;穿过变压器铁芯的磁通量变化率最大时,电路中有最大电压,由公式E=n,得磁通量变化率的最大值为=Wb/s=Wb/s,D对。,考点二理想变压器的动态分析,1.此类问题大致有两种情况:一是负载电阻不变,原、副线圈的电压(U1、U2)、电流(I1、I2)、输入功率、输出功率随原、副线圈匝数比变化而变化的情况;另一类是原、副线圈匝数比不变,原、副线圈的电压(U1、U2)、电流(I1、I2)、输入功率、输出功率随负载电阻变化而变化的情况。根据题意分清变量与不变量,要明确变量之间的相互制约关系,这是处理此类问题的关键。,2.动态分析问题的思路程序可表示为:,2-1(2017海淀二模)如图所示为一理想变压器,原线圈接在一输出电压为u=U0sint的交流电源两端。电路中R0为定值电阻,V1、V2为理想交流电压表,A为理想交流电流表,导线电阻不计。现使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动,则下列说法中正确的是(A),A.A的示数变小B.V2的示数变小C.V1与V2示数的比值变大D.R0消耗的电功率变大,解析电压U1决定U2保持不变,滑动触头向上滑动,变阻器连入电路中的阻值变大,则I2变小,又I2决定I1,则I1也变小。U1/U2保持不变。P0=R0变小,综上,A正确,B、C、D错误。,2-2(多选)如图所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节,原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压,副线圈接一可变电阻R。在其他条件不变的情况下,为使变压器输入功率增大,下面的措施正确的是(BC),A.仅增加原线圈匝数n1B.仅增加副线圈匝数n2C.仅减小电阻R的阻值D.仅增大电阻R的阻值,解析变压器的输入功率由输出功率决定,而P出=,故仅增大U2或仅减小R,都可以达到增大P出的目的,而U2=U1,故仅增加n2也就意味着仅增加U2,故B、C正确。,考点三远距离输电问题,1.如图所示,发电站的输出电功率为P,输出电压为U,用户得到的电功率为P,电压为U,则输电电流为I=。,2.输电导线损失的电压:U线=U-U=IR线。,3.输电导线上损失的电功率P=P-P=I2R线=()2R线=。,4.减少电能损失的基本途径:根据公式P=I2R线=R线可知有两个基本途径,即减小输电线电阻,如加大输电导线的横截面积,采用电阻率小的材料等;高压输电,在输送功率一定的条件下,提高电压,减小输电电流。,【情景素材教师备用】,3-1(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示,发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻为r,降压变压器原、副线圈的匝数比为n3n4=n1,降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示,降压变压器的副线圈与阻值R0=22的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器,则下列说法正确的是(),A.发电机产生交流电的频率为0.5HzB.降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u=220sin100tVC.通过R0电流的最大值为20AD.输电线损失的功率为(W),答案BD变压器不改变交流电的频率,由图乙可知交流电的频率f=Hz=50Hz,A错误;由图乙知降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u=220sin100tV,B正确;通过R0电流的最大值Im=A=10A,有效值I=10A,通过输电线的电流为I3=I=A,输电线损失的功率为P=r=(W),C错误,D正确。,3-2发电机的输出电压为220V,输出功率为44kW,每条输电线电阻为0.2。(1)求用户得到的电压和电功率各是多少(2)如果发电站先用变压比为110的升压变压器将电压升高,经同样输电线后变压比为101的降压变压器降压后供给用户,则用户得到的电压和电功率各是多少?,答案(1)140V28kW(2)219.2V43840W,解析(1)在用220V电压直接供电时,电路如图所示设此时发电机的输出电压为U0,输出功率为P0,则输电电流I=A=200A输电线上的电压损失U=Ir线=200(20.2)V=80V用户得到的电压U用=U0-U=220V-80V=140V,损失的电功率P=IU=20080W=16kW用户得到的功率P用=P0-P=44kW-16kW=28kW(2)若采用高压输电,电