高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 2理想变压器 电能的输送课件.ppt

第2节理想变压器电能的输送 2 基础夯实 自我诊断 1 理想变压器 1 构造 如图所示 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的 原线圈 与交流电源连接的线圈 也叫初级线圈 副线圈 与负载连接的线圈 也叫次级线圈 3 基础夯实 自我诊断 2 原理 利用电磁感应的互感现象 3 基本关系式 功率关系 p入 p出 有多个副线圈时 u1i1 u2i2 u3i3 unin 4 基础夯实 自我诊断 4 常用的变压器 自耦变压器 调压变压器 5 基础夯实 自我诊断 2 远距离输电 1 输电过程 如图所示 2 输电导线上的能量损失主要是由输电线的电阻发热产生的 表达式为q i2rt 3 电压损失 u u u u ir 4 功率损失 5 输送电流 6 基础夯实 自我诊断 变压器的工作原理是什么 变压器能否改变恒定电流的电压 提示互感现象是变压器工作的基础 根据电磁感应现象产生的条件可知 若原线圈中通入恒定电流 在副线圈中不会产生感应电动势 故变压器不能改变恒定电流的电压 7 基础夯实 自我诊断 1 多选 如图所示 原 副线圈匝数比为2 1的理想变压器正常工作时 a 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 解析 8 基础夯实 自我诊断 2 多选 理想变压器的原 副线圈匝数比n1 n2 10 1 原线圈两端接通交流电源 则 a 原 副线圈中电流频率之比f1 f2 10 1b 原 副线圈两端电压之比为u1 u2 10 1c 原 副线圈内电流之比i1 i2 1 10d 变压器输入和输出功率之比p1 p2 10 1 答案 解析 9 基础夯实 自我诊断 3 远距离输电时 在输送电功率不变的条件下 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 答案 解析 10 基础夯实 自我诊断 4 如图所示 一理想变压器原 副线圈的匝数比为1 2 副线圈电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为220v 额定功率为22w 原线圈电路中接有电压表和电流表 现闭合开关 灯泡正常发光 若用u和i分别表示此时电压表和电流表的读数 则 a u 110v i 0 2ab u 110v i 0 05a 答案 解析 11 基础夯实 自我诊断 5 如图所示为远距离输电的电路原理图 下列判断正确的是 a u1 u2b u2 u3c i4i2 答案 解析 12 考点一 考点二 考点三 考点一理想变压器原 副线圈关系的应用 师生共研 13 考点一 考点二 考点三 例1 多选 如图 将额定电压为60v的用电器 通过一理想变压器接在正弦式交流电源上 闭合开关s后 用电器正常工作 交流电压表和交流电流表 均为理想电表 的示数分别为220v和2 2a 以下判断正确的是 a 变压器输入功率为484wb 通过原线圈的电流的有效值为0 6ac 通过副线圈的电流的最大值为2 2ad 变压器原 副线圈匝数比n1 n2 11 3 答案 解析 14 考点一 考点二 考点三 例2一理想变压器的原 副线圈的匝数比为3 1 在原 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻 原线圈一侧接在电压为220v的正弦式交流电源上 如图所示 设副线圈回路中电阻两端的电压为u 原 副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k 则 答案 解析 15 考点一 考点二 考点三 规律总结关于理想变压器的四点注意 1 变压器不能直接改变恒定电流 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 所以没有能量损失 4 理想变压器没有磁通量损失 磁通量全部集中在铁芯中 16 考点一 考点二 考点三 突破训练1 2016湖北荆门模拟 如图所示 甲 乙两个交流电路中 电源的电压 输出电流均相等 若理想变压器原 副线圈的匝数分别为n1 n2 则负载电阻r1与r2的比值为 a n1 n2b n2 n1 答案 解析 17 考点一 考点二 考点三 考点二理想变压器的动态分析 师生共研 1 匝数比不变 如图甲所示 3 i2变化引起p2变化 根据p1 p2 可以判断p1的变化情况 18 考点一 考点二 考点三 2 负载电阻不变 如图乙所示 19 考点一 考点二 考点三 例3如图所示电路中 变压器为理想变压器 a b接在电压有效值不变的交流电源两端 r0为定值电阻 r为滑动变阻器 现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置 观察到电流表a1的示数增大了0 2a 电流表a2的示数增大了0 8a 则下列说法正确的是 a 电压表v1示数增大b 电压表v2 v3示数均增大c 该变压器起升压作用d 变阻器滑片是沿c d的方向滑动 答案 解析 20 考点一 考点二 考点三 思维点拨1 a b接在电压有效值不变的交流电源 变压器是理想变压器 各个表都是理想表 所以电压表v1的示数为交流电源的有效值 2 理想变压器的输入功率等于输出功率 21 考点一 考点二 考点三 例4 2016全国理综乙卷 一含有理想变压器的电路如图所示 图中电阻r1 r2和r3的阻值分别为3 1 和4 a为理想交流电流表 u为正弦式交流电源 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 a 2b 3c 4d 5 b 22 考点一 考点二 考点三 解析 当s断开时 电路如图甲所示由闭合电路欧姆定律 原线圈两端电压u1 u ir1得u1 u 3i 23 考点一 考点二 考点三 当s闭合时 电路如图乙所示由题意知原线圈两端电压u1 u 4i r1得u1 u 12i 24 考点一 考点二 考点三 方法归纳分析有关理想变压器动态问题的一般思路分析理想变压器的动态问题 关键是抓住不变量 以不变量为基础 根据变化量引起的现象由欧姆定律分析电流 电压等各量的变化 分析动态问题的一般思路如下 25 考点一 考点二 考点三 突破训练2 2016 山东潍坊联考 如图甲所示的电路中 s为单刀双掷开关 电表为理想电表 rt为热敏电阻 阻值随温度的升高而减小 理想变压器原线圈接图乙所示的正弦式交变电流 则 a 变压器原线圈中交流电压u的表达式u 110sin100 tvb s接在a端 当rt温度升高时 变压器的输入功率变小c s接在a端 当rt温度升高时 电压表和电流表的示数均变大d s由a切换到b rt消耗的功率变大 答案 解析 26 考点一 考点二 考点三 考点三远距离输电 师生共研 远距离输电问题的 三二一 1 理清三个回路 如图 在回路2中 u2 u u3 i2 i线 i3 27 考点一 考点二 考点三 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 中各个量间的关系是 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 中各个量间的关系是 3 掌握一个守恒能量守恒关系式p1 p损 p4 28 考点一 考点二 考点三 例5 多选 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 发电机处于满负荷工作状态 则 a 变压器t1原 副线圈电流分别为103a和20ab 变压器t2原 副线圈电压分别为1 8 105v和220vc 变压器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 答案 解析 29 考点一 考点二 考点三 30 考点一 考点二 考点三 方法归纳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 31 考点一 考点二 考点三 突破训练3 如图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t1的原 副线圈匝数分别为n1 n2 在t1的原线圈两端接入一电压u umsin t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 答案 解析 32 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 三种特殊的变压器1 自耦变压器自耦变压器 又称调压器 只有一个线圈 将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 它既可以用来升压也可以用来降压 理想变压器的基本关系对自耦变压器均适用 如图所示 33 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 2 互感器 34 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 3 多个副线圈变压器遇到具有两个 或两个以上 副线圈的变压器问题时 应注意三个关系 2 电流关系 n1i1 n2i2 n3i3 3 功率关系 p1 p2 p3 35 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 例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所示 其副线圈匝数可调 已知变压器线圈总匝数为1900 原线圈匝数为1100 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 a 380v和5 3ab 380v和9 1ac 240v和5 3ad 240v和9 1a 答案 解析 36 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 例2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 如图所示的电流互感器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 a ab接mn cd接pq iabicdc ab接pq cd接mn iabicd 答案 解析 37 模型建立 典例示范 以题说法