高考物理总复习 第十二章 第2课 变压器 电能的输送课件.ppt

第一单元交变电流传感器第2课变压器电能的输送 第十二章交变电流传感器 知能要求与高考展望 1 理解变压器原理 掌握电压比 电流比的计算 了解高压输电的原理 只讨论单相理想变压器 2 命题为选择题 注重联系实际 课前自修 1 变压器变压器是一种能改变 电压的设备 它是由一个闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的 跟电源相连的叫 或叫初级线圈 跟负载相连的叫 或叫次级线圈 其工作原理是 故它不能改变恒定电流 交流 原线圈 副线圈 电磁感应 2 理想变压器 没有漏磁和能量损失的变压器 1 输入功率与输出功率的关系是 2 电压与匝数的关系是 适用于绕在同一铁芯上的多个线圈的变压器 3 电流与匝数的关系是 仅适用于只有一个副线圈的变压器 4 原 副线圈交流电的频率关系是 p1 p2 f1 f2 3 在远距离输电中 根据焦耳定律表达式 可知 减小输电线上损耗电能的方法有 1 减小输送电路的 2 减小输送电路的 4 高压输电的原理由输送功率p ui 其中u为 i为 由于输送功率是有限的 因而可以通过提高 以减小 则线路上的损耗p损 i2r可大幅度减小 这是行之有效的办法 q i2rt 电流 电阻 输送电压 输送电流 输送电压 输送电流 重难突破 1 理想变压器的理想化条件及工作原理理想变压器的理想化条件一般指的是 忽略原 副线圈内阻上的分压 忽略原 副线圈磁通量的差别 即磁漏 工作原理 利用了法拉第电磁感应定律和楞次定律 闭合铁芯把在铁芯上具有的磁通量导在铁芯之内而不外漏 这样 通过绕在铁芯上所有线圈的磁通量的变化率相同 利用法拉第电磁感应定律可知 线圈上的电压与其匝数成正比 根据楞次定律可知 原 副线圈上的电流呈现出正弦对余弦的关系 2 两种常见的变压器 1 自耦变压器 下图是自耦变压器的示意图和构造图 这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈 如果把整个线圈作原线圈 副线圈只取线圈的一部分 就可以降低电压 如果把线圈的一部分作原线圈 整个线圈作副线圈 就可以升高电压 2 互感器 互感器也是一种变压器 交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围 不能直接测量高电压和大电流 用变压器把高电压变成低电压 或者把大电流变成小电流 这种变压器叫做互感器 互感器分电压互感器和电流互感器两种 a 电压互感器 电压互感器用来把高电压变成低电压 它的原线圈并联在高压电路中 副线圈上接入交流电压表 根据电压表测得的电压u2和铭牌上注明的变压比 u1 u2 可以算出高压电路中的电压 为了工作安全 电压互感器的铁壳和副线圈应该接地 b 电流互感器 电流互感器用来把大电流变成小电流 它的原线圈串联在被测电路中 副线圈上接入交流电流表 根据电流表测得的电流i2和铭牌上注明的变流比 i1 i2 可以算出被测电路中的电流 如果被测电路是高压电路 为了工作安全 同样要把电流互感器的外壳和副线圈接地 3 远距离输电的电路构成如图所示 远距离输电功率 电压 电流之间的关系 1 功率之间的关系是 p1 p2 p3 p4 p2 p3 pr 2 电压之间的关系是 u2 u3 ur 3 电流之间的关系是 i3 i2 ir 可见其中电流之间的关系最简单 i2 ir i3中只要知道一个 另两个总跟它相等 因此求输电线上的电流往往是解决这类问题的突破口 题型探究 题型一 理想变压器基本关系的应用 例1 如图所示 一理想变压器原 副线圈匝数之比为4 1 原线圈两端接入一正弦交流电源 副线圈电路中r为负载电阻 交流电压表和交流电流表都是理想电表 下列结论正确的是 a 若电压表读数为6v 则输入电压的最大值为24vb 若输入电压不变 副线圈匝数增加到原来的2倍 则电流表的读数减小到原来的一半c 若输入电压不变 负载电阻的阻值增加到原来的2倍 则输入功率也增加到原来的2倍d 若保持负载电阻的阻值不变 输入电压增加到原来的2倍 则输出功率增加到原来的4倍 解析 若电压表读数为6v 则输入电压为u1 6 24 v 是有效值 因此其最大值为24v a正确 若输入电压不变 副线圈匝数增加到原来的2倍 则输出电压也增加到原来的2倍 电流表示数应增加到原来的2倍 b错误 若输入电压不变 负载电阻的阻值增加到原来的2倍 则输出电流减小到原来的一半 输入功率等于输出功率 即p iu也减小到原来的一半 c错误 若保持负载电阻的阻值不变 输入电压增加到原来的2倍 输出电压增大到原来的2倍 则由p 可知输出功率增加到原来的4倍 d正确 答案 ad 方法点窍 1 基本关系式中u1 u2 i1 i2均指交流电的有效值 2 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 3 理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压和电流均采用峰值时 公式仍成立 题型二 变压器问题的动态分析 例2 2012 宝鸡模拟 如图所示的电路中 有一自耦变压器 左侧并联一只理想电压表v1后接在稳定的交流电源上 右侧串联灯泡l和滑动变阻器r r上并联一只理想电压表v2 下列说法中正确的是 a 若f不动 滑片p向下滑动时 v1示数变大 v2示数变小b 若f不动 滑片p向下滑动时 灯泡消耗的功率变小c 若p不动 滑片f向下移动时 v1 v2的示数均变小d 若p不动 滑片f向下移动时 灯泡消耗的功率变大 解析 若f不动 滑片p向下滑动时 滑动变阻器接入电路中的电阻变大 则副线圈回路中总电阻变大 回路中电流减小 灯泡两端电压减小 功率变小 滑动变阻器两端电压变大 v2的示数变大 而原线圈两端电压不变 则a错误 b正确 若p不动 滑片f向下移动时 根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变 副线圈两端电压减小 则副线圈回路中电流变小 灯泡l消耗的功率减小 电压表v2的示数减小 c d错误 答案 b 方法点窍 分析动态问题的思路程序可表示为 题型三 远距离输电几个定性问题的判断 例3 2013 广州模拟 下图是远距离输电的示意图 下列说法中正确的是 a a是升压变压器 b是降压变压器b a是降压变压器 b是升压变压器c a的输出电压等于b的输入电压d a的输出电压等于输电线上损失的电压 解析 要降低输电线的电能损耗 必须通过升压降流来实现 而输入用户必须降压升流 确保用电安全 故a项正确 b c d项错误 答案 a 方法点窍 判断远距离输电几个定性问题的关键是 1 熟悉 交流发电机 升压变压器 输电线 降压变压器 用电户 这一过程 2 输电回路中电流处处相等 在确认输电线损耗功率时要采用p线 i2r线 r线 不能用p线 来讨论 由此可知 要降低输电线的电能损耗 必须通过升压降流来实现 随堂训练 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 4 1 原线圈两端连接光滑导轨 副线圈与电阻r相连组成闭合回路