高考物理一轮 10.2变压器、远距离输电课件.ppt

第2节变压器远距离输电 1 构造 由闭合铁芯和绕在铁芯上的和组成 如图所示 原线圈 副线圈 一 变压器 2 原理 根据电磁感应现象中的来改变交流电的电压 3 理想变压器的规律理想变压器是指无能量损失 一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分 和无磁通量损失 磁通量全部集中在铁芯中 基本关系式 1 功率关系 互感 p入 p出 u2i2 u3i3 2 互感器 电压互感器 用来把变成 电流互感器 用来把变成 二 电能的输送 高电压 低电压 大电流 小电流 1 输电损耗功率的计算 p损 i2r 2 降低输电损耗的两个途径 1 减小输电导线的 如采用电阻率小的材料 加大导线的横截面积等 2 提高输电 减小输电电流 电阻 电压 3 交流电远距离高压输电电路模式如图所示 思路点拨 正确理解变压器的工作原理和掌握理想变压器公式是解题的关键 答案 c 例2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u1随时间t的变化关系如图所示 现将s1接1 s2闭合 此时l2正常发光 下列说法正确的是 题型二 理想变压器电路的动态分析 a 输入电压u的表达式u 20sin 50 vb 只断开s1后 l1 l2均正常发光c 只断开s2后 原线圈的输入功率增大d 若s1换接到2后 r消耗的电功率为0 8w 思路点拨 弄清变压器中各物理量的制约关系式解题的关键 负载电阻的变化引起输入电流 功率的变化 答案 d 解析 此题题考查变压器和电路动态变化等知识点 由输入电压u随时间t的变化关系图象可知 交变电流周期为0 02s 输入电压u的表达式u 20sin100 tv选项a错误 只断开s1后 l1 l2均不能发光 选项b错误 只断开s2后 灯泡l1 l2串联接入电路 变压器输出电流变小 原线圈的输入功率减小 选项c错误 若s1换接到2后 变压器输出电压u 4v r中电流为i 0 2a r消耗的电功率为p ui 0 8w 选项d正确 方法与知识感悟 1 变压器电路动态问题一般可概括为 1 原线圈两端电压和负载电阻不变 副线圈电流 功率及原线圈电流随原副线圈匝数比的变化而变化 2 原线圈两端电压和原副线圈匝数比不变 副线圈电流 功率及原线圈电流随负载电阻的变化而变化 解答上述两种情况的问题 基本思路是 1 通过分析题意 明确变量和不变量 2 理解掌握变压器电路中的几个制约关系 4 功率制约 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 画出远距离输电线路图和掌握功率分配关系 电压分配关系是解题的关键 题型三 远距离输电问题 答案 1 812 1 方法与知识感悟 由于远距离输电时 输电电流与升压器副线圈电流 降压器原线圈电流相等 因此 电流往往是解决输电问题的突破口 1 理想变压器原 副线圈匝数比为10 1 以下说法中正确的是 a 穿过原 副线圈每一匝磁通量之比为10 1b 穿过原 副线圈每一匝磁通量的变化率相等c 原 副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10 1d 正常工作时原 副线圈的输入 输出功率之比为1 1 bd 解析 对于理想变压器 认为无磁通量损漏 因而穿过两个线圈的磁通量相同 磁通量变化率相同 a错误b正确 每匝线圈产生的感应电动势相等 且电压与匝数成正比 c错误 理想变压器忽略热损耗 故输入功率等于输出功率 d正确 2 2012新课标 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匝 原线圈为1100匝 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 b 3 如图所示 理想变压器输入端pq接稳定的交流电源 通过单刀双掷开关s可改变变压器原线圈匝数 图中电压表及电流表皆为理想电表 则下列说法中正确的是 a 当滑片c向b端移动时 变压器输入功率变大b 当滑片c向a端移动时 电流表a1的示数将减小 电压表v的示数不变c 当滑片c向b端移动时 电流表a2的示数将变大 电压表v的示数也变大d 滑片c不动 将开关s由1掷向2时 三个电表a1 a2 v的示数都变大 d 4 某水电站 用总电阻为2 5 的输电线输电给500km外的用户 其输出电功率是3 106kw 现用500kv电压输电 则下列说法正确的是 a 输电线上输送的电流大小为2 0 105ab 输电线上由电阻造成的损失电压为15kvc 若改用5kv电压输电 则输电线上损失的功率为9 108kwd 输电线上损失的功率为 p u2 r u为输电电压 r为输电线的电阻 b c 2 2012四川 如图所示 在铁芯p上绕着两个线圈a和b 则 a 线圈a输入正弦交变电流 线圈b可输出恒定电流b 线圈a输入恒定电流 穿过线圈b的磁通量一定为零c 线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响d 线圈a的磁场变化时 线圈b中一定有电场 d 解析 根据法拉第电磁感应定律 变压器原理和交变电流的产生条件 线圈a输入正弦交变电流时 线圈b输出的一定是交变电流 选项a错误 当线圈a输入恒定电流时 铁芯p内磁场为匀强磁场 穿过b的磁通量不为零 选项b错误 铁芯p内的磁场是线圈a和线圈b上的电流产生的磁场的矢量和 选项c错误 根据麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场一定在其周围产生电场 选项d正确 3 图甲 图乙分别表示两种电压的波形 其中图甲所示电压按正弦规律变化 下列说法正确的是 c d 提升能力 5 如图所示是山区学校用的交流稳压器 变压器的原 副线圈都带有滑动头 当变压器输入电压发生变化时 调节滑动头p1 p2的位置 可使输出电压稳定在220v上 现发现教室灯光偏暗 可采取的措施是 a p1不动 将p2向下移b p2不动 将p1向下移c 将p1向上移 同时p2向下移d p2不动 将p1向上移 b c 7 某小型水电站的电能输送示意图如图所示 发电机通过升压变压器t1和降压变压器t2向用户供电 已知输电线的总电阻为r 降压变压器t2的原 副线圈匝数之比为4 1 降压变压器副线圈两端交变电压u 220sin100 tv 降压变压器的副线圈与阻值r0 11 的电阻组成闭合电路 若将变压器视为理想变压器 则下列说法中正确的是 a 通过r0电流的有效值是20ab 降压变压器t2原 副线圈的电压比为4 1c 升压变压器t1的输出电压等于降压变压器t2的输入电压d 升压变压器t1的输出功率大于降压变压器t2的输入功率 abd 解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220v 负载电阻为11 所以通过r0电流的有效值是20a 选项a正确 降压变压器t2的原 副线圈匝数之比为4 1 所以降压变压器t2原 副线圈的电压比为4 1 选项b正确 升压变压器t1的输出电压等于降压变压器t2的输入电压加上输电线上损失的电压 选项c错误 升压变压器t1的输出功率等于降压变压器t2的输入功率加上输电线上的功率 选项d正确 8 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 移动滑动触头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 d 解析 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项错误 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 b 再上台阶 10 如图a所示是某高三学生自制的 闯红灯违规证据模拟记录器 它的工作原理是 当光控开关收到某种颜色的光时自动闭合 当压敏电阻受到车的压力时 它的阻值发生变化引起电流变化 电流达到一定值时 继电器的衔铁被吸下 电路中的电控照相机就