高三物理一轮复习 第11章第2课时 变压器 电能的输送课件 鲁科版.ppt

1 交变电流电磁波传感器 变压器电能的输送 第十一章 2 一 理想变压器1 理想变压器的构造 作用 原理及特征构造 两组线圈 原 副线圈 绕在同一个闭合铁芯上构成变压器 作用 在输送电能的过程中改变电压 原理 其工作原理是利用了现象 特征 正因为是利用电磁感应现象来工作的 所以变压器只能在输送交变电流的过程中改变交变电压 电磁感应 3 2 理想变压器的理想化条件及其规律如图11 2 1所示 在理想变压器的原线圈两端加交变电压u1后 由于电磁感应的原因 原 副线圈中都将产生感应电动势 根据法拉第电磁感应定律有 e1 n1 e2 n2 图11 2 1 4 忽略原 副线圈内阻 有u1 e1 u2 e2另外 考虑到铁芯的导磁作用而且忽略漏磁 即认为在任意时刻穿过原 副线圈的磁感线条数都相等 于是又有 1 2由此便可得理想变压器的电压变化规律为 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失 一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分 分别俗称为 铜损 和 铁损 于是有p1 p2而p1 i1u1p2 i2u2 5 由此可见 1 电压跟匝数的关系 2 功率关系 p输入 p输出 3 电流关系 需要特别引起注意的是 1 只有当变压器只有一个副线圈工作时 才有 u1i1 u2i2 6 2 变压器的输入功率由输出功率决定 往往用到 p1 u1i1 即在输入电压确定以后 输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比 与原线圈匝数的平方成反比 与副线圈电路的电阻值成反比 式中的r表示负载电阻的阻值 而不是 负载 负载 表示副线圈所接的用电器的实际功率 实际上 负载越小 r越大 负载越大 r越小 这一点在审题时要特别注意 7 二 远距离高压输电中的功率 电压和电流关系在电能远距离传输中 为了减小输电过程中的能量损失 通常采用高压输电 将电源电压用升压变压器提高 到了用户又要用降压变压器降压 输电电路如图11 2 2所示 图11 2 2 8 分析此类问题的过程中 先必须明确三个回路 1 电源回路 升压变压器原线圈电压u1 升压变压器原线圈电流i1 升压变压器原线圈功率p1 9 2 输送回路 升压变压器副线圈电压u2 降压变压器原线圈电压u3 输电线损失电压 u 升压变压器副线圈电流i2 降压变压器原线圈电流i3 升压变压器副线圈功率p2 降压变压器原线圈功率p3 输电线损失功率 p 3 用户回路 降压变压器副线圈电压u4 降压变压器副线圈电流i4 降压变压器副线圈功率p4 10 其次要掌握以下几个关系 1 功率关系 为了研究的方便 我们常把变压器视为理想变压器处理 p1 p2 p2 p3 p p3 p4 2 电压关系 u2 u3 u 11 3 电流关系 i2 i3 4 输电导线电压损失 u 5 输电导线上损耗的电功率 p i2r线 u2 u3 i2 u p2 p3 p1 p4 12 变压器基本原理一理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 11 5 原线圈与正弦交变电源连接 输入电压u如图11 2 3所示 副线圈仅接入一个10 的电阻 图11 2 3 13 则 a 流过电阻的电流是20ab 与电阻并联的电压表的示数是100vc 经过1分钟电阻发出的热量是6 103jd 变压器的输入功率是1 103w 14 原线圈中电压的有效值是220v 由变压比知副线圈中电压为100v 流过电阻的电流是10a 与电阻并联的电压表的示数是100v 经过1分钟电阻发出的热量是6 104j 故选d 15 变式训练1 如图11 2 4 理想变压器原副线圈匝数之比为4 1 原线圈接入一电压为u u0sin t的交流电源 副线圈接一个r 27 5 的负载电阻 若u0 220v 100 rad s 图11 2 4 16 则下述结论正确的是 a 副线圈中电压表的读数为55vb 副线圈中输出交流电的周期为sc 原线圈中电流表的读数为0 5ad 原线圈中的输入功率为110w答案 c 17 变压器的负载变化引起其他物理量的变化用电高峰期 电灯往往会变暗 其原理可简化为如下物理问题 如图11 2 5所示 理想变压器的副线圈上 通过输电线连接两只相同的灯泡l1和l2 输电线的等效电阻为r 原线圈输入有效值恒定的交流电压 当开关s闭合时 18 以下说法正确的是 a 原线圈中电流减小b r两端的电压增大c 副线圈输出电压减小d 原线圈输入功率减小 图11 2 5 19 因输出电压与负载无关 由原副线圈的匝数比和原线圈两端电压决定 应保持不变 故c错 当s接通时 负载总电阻减小 流经副线圈和输电线等效电阻r的电流增大 流经原线圈的电流也增大 故a错 等效电阻r的电压增大 b对 原线圈输入功率p ui 应增大 故d错 正确选项为b 20 变式训练2 如图11 2 6 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是闭合的和 为理想电压表 读数分别为u1和u2 和为理想电流表 读数分别为i1 i2和i3 图11 2 6 21 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变小c i1变小 i2变小d i1变大 i2变大 c 22 了解远距离输电的特点 会处理输电过程中变压器的相关问题学校有一台应急备用的发电机 内阻为r 1 升压变压器匝数比为1 4 降压变压器的匝数比为4 1 输电线的总电阻为r 4 全校22个教室 每个教室用 220v 40w 的灯6盏 要求所有灯都正常发光 23 则 1 发电机的输出功率多大 2 发电机的电动势多大 3 输电线上损耗的电功率多大 图11 2 7 24 1 所有灯都正常工作的总功率22 6 40w 5280w 用电器总电流为i2 输电线上的电流i1 ir i2 6a 降压变压器上 u2 4u2 880v 输电线上的电压损失为 ur irr 24v 25 因此升压变压器的输出电压为u1 ur u2 904v 输入电压为u1 226v 输入电流为i1 4i1 24a 所以发电机输出功率为p出 u1i1 5424w 2 发电机的电动势e u1 i1r 250v