高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 第2讲 变压器 远距离输电课件.ppt

课标版物理 第2讲变压器远距离输电 一 理想变压器1 构造 如图所示 变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的 1 原线圈 与交流电源连接的线圈 也叫 线圈 2 副线圈 与 连接的线圈 也叫 线圈 闭合铁芯 两个线圈 初级 负载 次级 2 原理 电流磁效应 3 基本关系式 1 功率关系 2 电压关系 只有一个副线圈时 有多个副线圈时 3 电流关系 只有一个副线圈时 由p入 p出及p ui推出有多个副线圈时 u1i1 4 几种常用的变压器 1 自耦变压器 调压变压器 电磁感应 p入 p出 u2i2 u3i3 unin 2 互感器自测1 辨析题 1 变压器不但能改变交变电流的电压 还能改变交变电流的频率 2 理想变压器能改变交变电压 交变电流 但不改变功率 即输入功率总等于输出功率 3 变压器副线圈并联更多的用电器时 原线圈输入的电流随之减小 答案 1 2 3 二 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 3 电压损失 1 u u u 2 u 4 功率损失 i2rt ir 1 p p p 2 p r 5 输送电流 1 i 2 i i2r 考点一理想变压器基本规律的应用基本关系式中物理量之间的决定关系 典例1 2014山东理综 17 6分 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交变电源上 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484w b 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bd对于理想变压器 p入 p出 所以输入功率p入 60 2 2w 132w a错 i1 a 0 6a b正确 通过副线圈的正弦式交流电电流的最大值i2m i2 2 2a c错误 变压器原 副线圈匝数比n1 n2 u1 u2 11 3 d正确 1 1 多选 如图所示 一理想变压器原线圈匝数为n1 1000匝 副线圈匝数为n2 200匝 将原线圈接在u 200sin120 t v 的交流电压上 电阻r 100 电流表a为理想电表 下列推断正确的是 a 交变电流的频率为50hzb 穿过铁芯的磁通量的最大变化率为wb sc 电流表a的示数为ad 变压器的输入功率是16w答案bd已知u 200sin120 t v 则有效值u1 200v 角速度 2 f 120 rad s 可知交变电流的频率为60hz 由um1 n1 200v 而n1 100 0匝 则穿过铁芯的磁通量的最大变化率 wb s u2 u1 40v 由i2 0 4a 得电流表a的示数为0 4a p1 p2 i2u2 0 4 40w 16w 考点二理想变压器的动态分析1 线圈匝数比不变的情况 如图所示 1 u1不变 根据 可以得出不论负载电阻r如何变化 u2不变 2 当负载电阻发生变化时 i2变化 根据 可以判断i1的变化情况 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 1 u1不变 发生变化 u2变化 2 r不变 u2变化 i2发生变化 3 根据p2 和p1 p2 可以判断p2变化时 p1发生变化 i1发生变化 典例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交流电 则 a 变压器原线圈中交流电压u的表达式u 110sin100 t v b s接在a端 rt温度升高时 变压器的输入功率变小c s接在a端 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a由图乙可知电压最大值为110v 周期为0 02s 所以 1 00 rad s 则原线圈中交流电压的表达式u umsin t 110sin100 t v a项正确 副线圈输出电压由变压器原副线圈匝数比和输入电压决定 故rt温度升高时 副线圈两端电压不变 则电压表示数不变 c项错 s接在a端 rt温度升高时其阻值减小 再由p 可知 变压器输出功率增大 故变压器的输入功率也随之增大 b项错 s由a切换到b 副线圈匝数减小 故输出电压减小 由p 知 rt消耗的功率减小 d项错 分析变压器动态问题的思路流程u1u2i2i1 2 1 2015天津理综 6 6分 多选 如图所示 理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表 副线圈匝数可以通过滑动触头q来调节 在副线圈两端连接了定值电阻r0和滑动变阻器r p为滑动变阻器的滑动触头 在原线圈上加一电压为u的正弦交流电 则 a 保持q的位置不动 将p向上滑动时 电流表读数变大b 保持q的位置不动 将p向上滑动时 电流表读数变小 c 保持p的位置不动 将q向上滑动时 电流表读数变大d 保持p的位置不动 将q向上滑动时 电流表读数变小答案bc保持q位置不动 则副线圈两端电压u2不变 p向上滑动 则r增大 副线圈电流i2减小 由p1 ui1 u2i2 可知i1减小 电流表读数减小 a错误 b正确 保持p位置不动 则r不变 q向上滑动 n2变大 根据 得 u2 u 则u2增大 由i2 知i2增大 由ui1 u2i2 u不变 知i1增大 电流表读数变大 所以c正确 d错误 故选b c 2 2如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 b是原线圈的中心接头 电压表v和电流表a均为理想电表 除滑动变阻器电阻r 定值电阻r0以外其余电阻不计 从某时刻开始在原线圈c d两端加上交变电压 其瞬时值表达式为u1 220sin100 t v 下列说法中正确的是 a t s时刻 c d两点间的电压瞬时值为110v b 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为22vc 单刀双掷开关与a连接 在滑动变阻器滑片p向上移动的过程中 电压表和电流表的示数均变小d 当单刀双掷开关由a扳向b时 电压表和电流表的示数均变大答案d已知c d两点间的电压瞬时值表达式u1 220sin100 t v 当t s时 u1 220sinv 110v 选项a错误 由 得u2 220 v 22v 选项b错误 单刀双掷开关与a连接 滑片p向上移动时 电压表示数变大 电流表示数变小 选项c错误 当单刀双掷开关由a扳向b时 可知原线圈匝数减小 则u2变大 分析可知电压表和电流表示数均变大 选项d正确 考点三远距离输电问题1 理清三个回路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 p1 p2 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 p3 p4 3 掌握一个守恒能量守恒关系式p1 p损 p3 典例3发电机的端电压为220v 输出电功率为44kw 输电导线的电阻为0 2 如果用原 副线圈匝数之比为1 10的升压变压器升压 经输电线路后 再用原 副线圈匝数比为10 1的降压变压器降压供给用户 1 画出全过程的线路图 2 求用户得到的电压和功率 3 若不经过变压而直接送到用户 求用户得到的功率和电压 答案见解析解析该题是输电线路的分析和计算问题 结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题 1 线路图如图所示 2 升压变压器的输出电压u2 u1 2200v 升压变压器的输出电流i2 i1 由p u1i1得 升压变压器的输入电流i1 a 200a 所以i2 i1 a 20a 输电线路上的电压损失为ur i2r 4v pr r 0 08kw 降压变压器的输入电流和输入电压分别为i3 i2 20a u3 u2 ur 2196v 降压变压器的输出电压和输出电流分别为u4 u3 219 6v 用户得到的功率p4 p pr 43 92kw 3 若不采用高压输电 线路损失电压为ur i1r 40v 用户得到的电压u u1 ur 180v 用户得到的功率为p u i1 36kw 在远距离输电问题中 一般用p损 r线计算线路功率损耗 其原因是i线可以由公式p输出 i线u输出求出 而p损 ui线和p损 则不常用 其原因是在一般情况下 u不易求出 且易将 u和u输出相混而造成错误 3 1 2015福建理综 15 6分 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t的原 副线圈匝数分别为n1 n2 在t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 a b c 4 2 2rd 4 2 2r 答案ct的输入电压u1 则p u1i1 i1 又因为 所以i2 i1 则输电线上损失的电功率p损 2r 4r c项正确 3 2一台交流发电机的额定输出功率p 4 0 103kw 以400v电压将其接在升压变压器上向远方输电