高考物理大一轮总复习（主干回顾固基础+典例突破知规律+特色培优增素养）102 变压器 电能的输送课件.ppt

01主干回顾固基础 知识点1理想变压器 一 理想变压器1 构造 如图所示 变压器主要由和 组成 1 原线圈 指与交流电源连接的线圈 也叫初级线圈 2 副线圈 指与负载连接的线圈 也叫次级线圈 闭合铁芯 绕在铁芯上的两个线圈 2 理想变压器 不考虑能量损失的变压器称为理想变压器 即理想变压器的 3 原理 根据电磁感应原理来改变交流电压 4 理想变压器的基本关系式 1 功率关系 输出功率等于输入功率 p入 p出 5 几种常用的变压器 1 自耦变压器 也叫调压变压器 2 互感器 电压互感器 可以把高电压降为低电压 电流互感器 可以把强电流降为弱电流 知识点2远距离输电 1 输电过程 如图所示 2 电压损失 1 u u u 2 u ir i2r 一 基础知识题组1 理想变压器的工作原理 多选 关于理想变压器的工作原理 以下说法正确的是 a 通过正弦交变电流的原线圈的磁通量不变b 穿过原 副线圈的磁通量在任何时候都相等c 穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势d 原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 解析 由于是交变电流 交变电流的磁场不断变化 磁通量也在变化 a错误 因理想变压器无漏磁 故b c正确 原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能 故d错 答案 bc 2 答案 c 3 变压器和交流电路动态分析 2012 福建高考 如图所示 理想变压器原线圈输入电压u umsin 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 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 答案 c 4 远距离输电中的电压与功率损失 多选 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 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 二 规律方法题组5 理想变压器的动态分析 如图所示 一理想自耦变压器线圈ab绕在一个圆环形的闭合铁芯上 输入端ab间加一正弦式交流电压 在输出端bp间连接了理想交流电流表 灯泡和滑动变阻器 移动p的位置 可改变副线圈的匝数 变阻器的滑动触头标记为q 则 a 只将q向下移动时 灯泡的亮度变大b 只将q向下移动时 电流表的读数变大c 只将p沿顺时针方向移动时 电流表的读数变大d 只提高输入端的电压u时 电流表的读数变大解析 只将q向下移动时 r阻值增大 电路中电阻增大 电流减小 故b项错 由于副线圈上电压不变 电灯两端的电压不变 功率不变 亮度不变 故a项错 将p沿顺时针方向移动时 副线圈匝数减少 电压减小 电流减小 故c项错 提高输入端的电压时 副线圈上电压增大 电流增大 故d项正确 答案 d 6 远距离输电问题 多选 在如图所示的远距离输电电路图中 升压变压器和降压变压器均为理想变压器 发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变 随着发电厂输出功率的增大 下列说法中正确的有 a 升压变压器的输出电压增大b 降压变压器的输出电压增大c 输电线上损耗的功率增大d 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 答案 cd 1 理想变压器的动态分析的方法 1 分清不变量和变量 2 弄清理想变压器中电压 电流 功率之间的联系和相互制约关系 3 利用闭合电路欧姆定律 串并联电路特点进行分析判定 2 解远距离输电问题必备技巧 1 正确画出输电过程示意图 并在图上标出各物理量 2 抓住变压器变压前 后各量间关系 求出输电线上的电流 3 计算电路功率问题时常用关系式 p损 ir线 注意输电线上的功率损失和电压损失 4 电网送电遵循 用多少送多少 的原则 说明原线圈电流由副线圈电流决定 02典例突破知规律 考点1理想变压器的工作原理和基本量的关系考点解读 1 基本关系 4 无电能损失 因此p入 p出 无论副线圈一个还是多个 总有u1i1 u2i2 u3i3 将电压关系代入可得n1i1 n2i2 n3i3 2 基本关系式中物理量之间的决定关系 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 也可简记为 用决定供 典例透析 解题探究 1 在交流电路中 交流电压表测量的是交流电压的 提示 有效值 2 变压器原 副线圈电压与线圈匝数的关系 尝试解答 选bc 基本量关系解题的两点提醒 1 理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点 电流关系的推导是以其为依据的 2 变压器的以上关系都是根据 口 字型铁芯的变压器推出的 如果变压器不是 口 字型铁芯 应根据变压器的原理及各线圈中磁通量的关系推导出各物理量的关系 答案 d 2 2011 江苏高考 图1为一理想变压器 ab为原线圈 ce为副线圈 d为副线圈引出的一个接头 原线圈输入正弦式交变电压的u t图象如图2所示 若只在ce间接一只rce 400 的电阻 或只在de间接一只rde 225 的电阻 两种情况下电阻消耗的功率均为80w 1 请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式 2 求只在ce间接400 电阻时 原线圈中的电流i1 解析 1 由图2知 200 rad s电压瞬时值uab 400sin200 t v 考点2理想变压器的动态分析考点解读 常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种 匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况 1 匝数比不变的情况 如图所示 2 当负载电阻发生变化时 i2变化 根据输出电流i2决定输入电流i1 可以判断i1的变化 3 i2变化引起p2变化 根据p1 p2 可以判断p1的变化 2 负载电阻不变的情况 如图所示 3 分析动态问题的步骤 知能拓展 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作是给用户供电的无阻电源 分析方法与直流电路的分析方法基本相同 典例透析图甲中理想变压器原 副线圈的匝数之比n1 n2 5 1 电阻r 20 l1 l2为规格相同的两只小灯泡 s1为单刀双掷开关 原线圈接正弦交变电源 输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示 现将s1接1 s2闭合 此时l2正常发光 下列说法正确的是 解题探究 1 电压的瞬时值公式是什么 提示 u umsin t 2 断开s2 副线圈的电路的电阻如何变化 提示 电阻变为原来的2倍 尝试解答 选d 解决这类问题的方法是 首先要分清变量和不变量 弄清 谁决定谁 然后利用直流电路中的动态分析方法即可 变式训练 多选 如图甲所示 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 图中电表均为理想的交流电表 定值电阻r 10 其余电阻均不计 从某时刻开始在原线圈c d两端加上如图乙所示的交变电压 则下列说法中正确的是 a 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为22vb 当单刀双掷开关与a连接 且t 0 01s时 电流表示数为零c 当单刀双掷开关由a拨向b时 原线圈的输入功率变大d 当单刀双掷开关由a拨向b时 副线圈输出电压的频率变为25hz 答案 ac 03特色培优增素养 建模提能 远距离输电问题的分析1 模型构建2 模型特点及处理思路 1 三个回路 回路1 由发电机和输电线路的升压变压器的原线圈1组成 称为发电机电路 或输入电路 在这个电路中 i1 i机 u1 u机 p1 p机 回路2 由输电线路的升压变压器的副线圈2和降压变压器的原线圈3组成 称为输送电路 在这个电路中 i2 i线 i3 u2 u线 u3 p2 p线 p3 回路3 由降压变压器的副线圈4与用户组成 称为输出电路 在这个电路中 i4 i用 u4 u用 p4 p用 2 抓住 两个关系 回路中的电能之所以像接力棒似的在不同的回路中传承 靠的就是两个变压器所搭建起的 桥梁 3 掌握 两种损失 a 电压损失 输电线上的电阻导致升压变压器的输出电压和降压变压器的输入电压的差就是电压损失 即u线 u2 u3 i线r 典题例证 某河的水流量为4m3 s 水流下落的高度差为5m 现在利用河水来发电 设所用发电机的总效率为50 1 求发电机的输出功率 2 设发电机的输出电压为350v 在输送途中输电线的电阻为4 损耗的功率为输出功率的5 问在用户需用电压为220v时 所用升压变压器和降压变压器原 副线圈的匝数比分别为多少 g 9 8m s2 解析 1 水推动发电机叶轮的功率p mgh t 又m v发电机的输出功率为p出 50 p解得p出 50 1 0 103 4 9 8 5w 9 8 104w 2 输电线上损耗的功率为p损 5 p出 5 9 8 104w 4 9 103w又p损 i2r 因为降压变压器原线圈两端的电压为u1 2 8 103v 35 4v 2 66 103v副线圈两端的电压为u2 220v所以降压变压器原 副线圈的匝数比为 2 对于高压输电问题 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 的顺序一步一步地进行分析 针对训练 一个小型水力发电站 发电机输出电压u0 250v 内电阻可以忽略不计 最大输出功率为pm 30kw 它通过总电阻为r线 2 的输电线直接向远处的居民区供电 设居民区所