高考物理总复习（高考备考导航+基础要点整合+解题素能培养+考点核心突破+训练高效提能）10.2 变压器 电能的输送课件.ppt

第二节变压器电能的输送 一 变压器及其原理 问题导引一台理想变压器 其原线圈2200匝 副线圈440匝 并接一个100 的负载电阻 如图10 2 1所示 图10 2 1 1 当原线圈接在44v直流电源上时 电压表 电流表的示数分别为多少 2 当原线圈接在220v交流电源上时 电压表 电流表的示数分别为多少 答案 1 原线圈接在直流电源上时 由于原线圈中的电流恒定 所以穿过原 副线圈的磁通量不发生变化 副线圈两端不产生感应电动势 故电压表示数为零 电流表示数也为零 知识梳理1 变压器的构造 如图10 2 2所示 变压器是由 和绕在铁芯上的组成的 1 原线圈 与连接的线圈 也叫初级线圈 2 副线圈 与连接的线圈 也叫次级线圈 两个线圈 交流电源 负载 闭合铁芯 图10 2 2 2 变压器的原理 电流通过原线圈时在铁芯中激发 由于电流的大小 方向在不断变化 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 现象是变压器工作的基础 3 理想变压器 没有能量损失的变压器 即输入功率输出功率 磁场 感应电动势 互感 等于 p出 u1i1 u2i2 u3i3 高 低 大 小 自主检测1 如图10 2 3所示 原 副线圈匝数比为2 1的理想变压器正常工作时图10 2 3a 原 副线圈磁通量之比为2 1b 原 副线圈电流之比为1 2c 输入功率和输出功率之比为1 1d 原 副线圈磁通量变化率之比为1 1 答案bcd 二 电能的输送 问题导引在远距离输电中 当输电线的电阻和输送的电功率不变时 那么下列说法哪些是正确的a 输电线路上损失的电压与输送电流成正比b 输电的电压越高 输电线路上损失的电压越大c 输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比d 输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比 答案 ac 小 增加 提高 2 输电线路中的电能损失输电线路如图10 2 4所示 图10 2 4 ir线 i2r线 3 远距离输电线路原理图 如图10 2 5 图10 2 5 自主检测2 2014 武汉调研 如图所示 某变电站用10kv的高压向10km外的小区供电 输送的电功率为200kw 现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2 下列不同规格的输电线中 符合要求的是 考点一理想变压器基本关系的理解及应用 2014 济南模拟 如图10 2 6甲所示 理想变压器的原线圈匝数n1 350匝 副线圈匝数n2 70匝 电阻r 20 是交流电压表 原线圈加上如图乙所示的交流电 则下列说法正确的是图10 2 6 答案 bd 规律总结1 关于理想变压器的四点说明 1 变压器不能改变直流电压 2 变压器只能改变交变电流的电压和电流 不能改变交变电流的频率 3 理想变压器本身不消耗能量 4 理想变压器基本关系中的u1 u2 i1 i2均为有效值 1 2013 四川理综 用220v的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电 变压器输出电压是110v 通过负载的电流图象如图10 2 7所示 则 突破训练 图10 2 7 答案a 1 匝数比不变 u1不变的情况 如图10 2 8所示图10 2 8 考点二理想变压器的动态问题分析 2 负载电阻不变 u1不变的情况 如图10 2 9所示图10 2 9 2014 潍坊模拟 如图10 2 10所示是一个理想变压器的示意图 s为单刀双掷开关 p是滑动变阻器的滑动触头 r0是定值电阻 保持交变电压u1不变 下列说法正确的是图10 2 10 a 若p的位置不变 s由a合到b处 则电流表示数减小b 若p的位置不变 s由a合到b处 则电压表示数增大c 若s置于b处 将p向上滑动 则电流表示数增大d 若s置于b处 将p向上滑动 则电压表示数增大 答案 bd 规律总结 1 解答此类问题的关键是要弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系 u2由u1和匝数比决定 i2由u2和负载电阻决定 i1由i2和匝数比决定 2 对变压器的负载电路进行分析时 可以把变压器的副线圈看做是给用户供电的无内阻电源 分析方法与直流电路的分析方法基本相同 2 2014 四川省资阳市二模 图10 2 11甲为理想变压器的示意图 其原 副线圈的匝数比为4 1 电压表和电流表均为理想电表 若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦交流电 图中rt为ntc型热敏电阻 阻值随温度升高而变小 r1为定值电阻 下列说法中正确的是 突破训练 图10 2 11 答案d 1 远距离输电的处理思路对高压输电问题 应按 发电机 升压变压器 远距离输电线 降压变压器 用电器 或按从 用电器 倒推到 发电机 的顺序一步一步进行分析 2 远距离高压输电的几个基本关系 以图10 2 12为例 考点三远距离输电问题 图10 2 12 一台发电机最大输出功率为4000kw 电压为4000v 经变压器t1升压后向远方输电 输电线路总电阻r 1k 到目的地经变压器t2降压 负载为多个正常发光的灯泡 220v 60w 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 发电机发电处于满负荷工作状态 则a t1原 副线圈电流分别为103a和20ab t2原 副线圈电压分别为1 8 105v和220vc t1和t2的变压比分别为1 50和40 1d 有6 104盏灯泡 220v 60w 正常发光 解析 输电原理示意图如图所示 答案 abd 规律总结输电线路功率损失的四种计算方法 1 输送功率是指升压变压器输出的功率 损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率 两者关系是p损 p p p为输送功率 p 为用户所得功率 突破训练 图10 2 13 a 线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴从中性面开始转动 从降压变压器输出的交变电流的频率小于50hzb 输电线上的电流只由升压变压器原 副线圈的匝数比决定c 升压变压的输出电压等于降压变压器的输入电压d 当用户用电器的总电阻减小时 输电线上损失的电功率将增大答案d 14 两种特殊的变压器模型 自耦变压器和互感器 1 自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型 自耦变压器 又称调压器 它只有一个线圈 其中的一部分作为另一个线圈 当交流电源接不同的端点时 它可以升压也可以降压 变压器的基本关系对自耦变压器均适用 物理模型构建 2 互感器分为 电压互感器和电流互感器 比较如下 2012 新课标全国卷 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 14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 14a 380v和5 3ab 380v和9 1ac 240v和5 3ad 240v和9 1a 答案 b 2013 天津理综 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流 通常要通过电流互感器来连接 图10 2 15中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少 工作时电流为iab cd一侧线圈的匝数较多 工作时电流为icd 为了使电流表能正常工作 则图10 2 15 a ab接mn cd接pq iab icdb ab接mn cd接pq iab icdc ab接pq cd接mn iab icdd ab接pq cd接mn iab icd 解析 根据理想变压器的原理 线圈电流与匝数成反比 ab接mn 通过的电流较大 电流表接在cd两端 通过的电流较小 b正确 答案 b 随堂演练 答案b 图10 2 16 图10 2 17a 电流频率为100hzb 的读数为24vc 的读数为0 5ad 变压器输入功率为6w 答案d 3 2014 太原重点中学联考 如图10 2 18所示 某理想变压器的原线圈接一交流电 副线圈接如图所示电路 开关s原来闭合 且r1 r2 现将s断开 那么交流电压表的示数u 交流电流表的示数i 电阻r1上的功率p1及该