第十章 第2 变压器 电能的输送2.ppt

题型1理想变压器基本公式的应用 例1 一台理想变压器 其原线圈2200匝 副线圈440匝 并接一个100 的负载电如图4所示 1 当原线圈接在44V直流电源上时 电压表示数为多少 电流表示数为多少 2 当原线圈接在220V交流电源上时 电压表示数为多少 电流表示数为多少 此时输入功率为多大 变压器效率为多大 题型探究 图4 思路点拨 1 变压器的工作原理是什么 2 电压 电流和功率三个参量 变压器可以改变哪些 解析 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 2 由得U2 U1 220 V 44V 电压表读数 I2 A 0 44A 电流表读数 P入 P出 I2U2 0 44 44W 19 36W效率 100 答案 1 00 2 44V0 44A19 36W100 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 BCD 2 2009年高考四川理综 如图甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 R1 20 R2 30 C为电容器 已知通过R1的正弦交流电如图乙所示 则 A 交流电的频率为0 02HzB 原线圈输入电压的最大值为200VC 电阻R2的电功率约为6 67WD 通过R3的电流始终为零 答案 C 3 在变电站里 经常要用交流电表监测电网上的强电流 所用的器材叫电流互感器 如下图所示中 能正确反映其工作原理的是 答案 A 如图所示 交流发电机电动势的有效值 20V 内阻不计 它通过一个R 6 的指示灯连接变压器 变压器输出端并联24只彩色小灯泡 每只灯泡都是 6V0 25W 灯泡都正常发光 导线电阻不计 1 降压变压器初级 次级线圈匝数比 2 发电机的输出功率 解析 1 彩色小灯额定电流IL P U 1 24A 次级线圈总电流I2 24IL 1A变压器输入功率等于I1U1 I2U2 6W 变压器原线圈电路中 利用欧姆定律可得 U1 I1R 6I1 代入 值解得I1 1 3A I1 3A应舍去 据题意知变压器是降压变压器 则I1 I2 所以n1 n2 I2 I1 3 1 2 发电机输出功率P I1 6 67W 答案 1 3 1 2 6 67W 题型2理想变压器的动态分析 例2 如图5所示电路中的变压器为理想变压器 S为单刀双掷开关 P是滑动变阻器R的滑动触头 U1为加在原线圈两端的交变电压 I1 I2分别为原线圈和副线圈中的电流 下列说法正确的是 A 保持P的位置及U1不变 S由b切换到a 则R上消耗的功率减小B 保持P的位置及U1不变 S由a切换到b 则I2减小C 保持P的位置及U1不变 S由b切换到a 则I1增大D 保持U1不变 S接在b端 将P向上滑动 则I1减小 图5 答案BC 变式练习2如图6所示 一理想变压器原线圈接入一交流电源 副线圈电路中R1 R2 R3和R4均为固定电阻 开关S是闭合的 V1和V2为理想电压表 读数分别为U1和U2 A1 A2和A3为理想电流表 读数分别为I1 I2和I3 现断开S U1数值不变 下列推断中正确的是 A U2变小 I3变小B U2不变 I3变大C I1变小 I2变小D I1变大 I2变大 答案BC 某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定 它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压 然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器 经降低电压后再输送至各用户 设变压器都是理想的 那么在用电高峰期 随用电器总功率的增加将导致 A 升压变压器初级线圈中的电流变小B 升压变压器次级线圈两端的电压变小C 高压输电线路的电压损失变大D 降压变压器次级线圈两端的电压变大 C 题型3远距离输电 例3 某电厂要将电能输送到较远的用户 输送的总功率为9 8 104W 电厂输出电压仅为350V 为减少输送功率损失 先用一升压变压器将电压升高再输出 已知输电线路的总电阻为4 允许损失的功率为输送功率的5 所需电压为220V 求升压 降压变压器的原 副线圈的匝数比各是多少 思路点拨画出远距离输电的示意图 标出相关的物理量 找寻需要的计算公式 解析根据题意 画出输电线路图如下图所示 由电路中损失功率P损 P总 5 I22R得输电线路中电流为I2 35A 升压变压器输出电压U2 2 8 103V根据理想变压器电压比公式得 升压变压器的原 副线圈匝数比为降压变压器输入功率为 P3 P总 P损 P总 5 P总 95 P总 9 31 104W所以降压变压器的初级电压为U3 2660V所以降压变压器的原 副线圈匝数比为答案1 812 1 变式练习2有条河 流量Q 2m3 s 落差h 5m 现利用其发电 若发电机总效率为50 输出电压为240V 输电线总电阻R 30 允许损失功率为输出功率的6 为满足用电的需求 则该输电线路所使用的理想的升压 降压变压器的匝数比各是多少 能使多少盏 220V 100W 的电灯正常发光 g取10m s2 解析设 为水的密度电源端 P输出 50 Q gh 0 5 2 1 103 10 5 0 5W 5 104W 4分 输出电压U0 240V 输送电路如下图所示为满足输电要求 据 P损 I送2R 有I送 A 10A 4分 则送电电压为U送 V 5 103V 2分 所以升压变压器的匝数比为 n1 n2 U0 U送 240 5 103 6 125 2分 输电线电压损失 U损 I送R 10 30V 300V 3分 用户端 U1 U送 U损 5 103V 300V 4700V 3分 据题意可知 U2 220V 所以降压变压器的匝数比为n1 n2 U1 U2 4700 220 235 11 2分 因为理想变压器没有能量损失 可正常发光的电灯盏数为N 盏 470盏 2分 答案6 125235 11470盏 1 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 电键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及该变压器原线圈的输入功率P的变化情况分别是 A U增大B I增大C P1减小D P增大 素能提升 答案A 2 某理想变压器原 副线圈的匝数比为55 9 原线圈所接电源电压按图9所示规律变化 副线圈接有一灯泡 此时灯泡消耗的功率为40W 则下列判断正确的是 A 副线圈两端输出的电压为36VB 原线圈中电流表的示数约为0 18AC 变压器的输入 输出功率之比为55 9D 原线圈两端电压的瞬时值表达式为u 220sin100 tV 图9 答案B 解析根据变压器的原 副线圈的电压之比等于匝数之比 故副线圈两端输出的电压为U2 U1 36V A错 根据理想变压器知P1 P2 故有I1 0 18A B正确 C错 原线圈两端电压的瞬时值表达式为u 220sin100 tV D错 答案B 6 发电机的端电压220V 输出电功率44kW 输电导线的电阻为0 2 如果用初 次级匝数之比为1 10的升压变压器升压 经输电线后 再用初 次级匝数比为10 1的降压变压器降压供给用户 1 画出全过程的线路示意图 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 求用户得到的电压和功率 解析 1 示意图如下图所示 2 升压变压器次级的输出电压U2 U1 220V 2200V据升压变压器输出电功率等于输入电功率知 升压变压器次级输出电流 I2 A 20A输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR I2R 20 0 2V 4VPR I22R 202 0 2W 80W加到降压变压器初级上的输入电流和电压为 I3 I2 20AU3 U2 UR 2200V 4V 2196V降压变压器次级的输出电压和电流为U4 U3 2196V 219 6VI4 I3 10 20A 200A用户得到的功率为P4 I4U4 200 219 6W 4 392 104W 3 若不采用高压输电 用2