高中物理选修 11.2 变压器 远距离输电.ppt

当理想变压器的原 副线圈的匝数不变而变压器的负载发生变化时 确定其他有关物理量的变化时 可依据以下原则 如图11 2 4 1 输入电压U1决定输出电压U2 这是因为输出电压U2 U1 当U1不变时 不论负载电阻R变化与否 U2不会改变 要点理想变压器各物理量变化的决定因素 图11 2 4 学案2变压器远距离输电 2 输出电流I2决定输入电流I1 在输入电压U1一定的情况下 输出电压U2也被完全确定 当负载电阻R增大时 I2减小 则I1相应减小 当负载电阻R减小时 I2增大 则I1相应增大 在使用变压器时 不能使变压器次级短路 3 输出功率P2决定输入功率P1 理想变压器的输入功率与输出功率相等 即P2 P1 在输入电压U1一定的情况下 当负载电阻R增大时 I2减小 则变压器输出功率P2 I2U2减小 输入功率P1也将相应减小 当负载电阻R减小时 I2增大 变压器的输出功率P2 I2U2增大 则输入功率P1也将增大 例1 双项选择 如图11 2 5所示 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 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 热点一理想变压器规律的应用 图11 2 5 名师支招 灵活应用 电压与匝数的正比关系 电流与匝数的反比关系 输入功率与输出功率的相等关系 特别注意 电流与匝数的反比关系成立的条件是副线圈只有一个 AC 解析 原线圈电压有效值为U1 220V 电压表读数为U2 V 55V 周期s 副线圈中电流I2 2A 原线圈中电流I1 0 5A P I1U1 110W 1 单项选择 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 6所示 副线圈仅接入一个10 的电阻 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 D 图11 2 6 解析 因为变压器的匝数与U1不变 所以U2与两电压表的示数均不变 当S断开时 因为负载电阻增大 故次级线圈中的电流I2减小 由于输入功率不变 所以I1也将减小 C正确 因为R1的电压减小 故R2 R3两端的电压将增大 I3变大 B正确 例2 双项选择 如图11 2 7 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 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 热点二变压器电路的动态分析 图11 2 7 名师支招 分析这类问题的基本思路 1 首先抓住各量的决定因素 U1由电源决定 U2由输入电压U1及匝数比决定 U2 U1 I2由输出电压U2及负载电阻R决定 I2 U2 R I1由I2及匝数比决定 I1 I2 2 然后利用直流电路中的动态分析方法即可 BC 2 2009年高考江苏物理卷 双项选择 如图11 2 8所示 理想变压器的原 副线圈匝数比为1 5 原线圈两端的交变电压为u 20sin100 tV 氖泡在两端电压达到100V时开始发光 下列说法中正确的有 A 开关接通后 氖泡的发光频率为100HzB 开关接通后 电压表的示数为100VC 开关断开后 电压表的示数变大D 开关断开后 变压器的输出功率不变 AB 图11 2 8 例3 发电站的电源通过升压变压器 输电导线和降压变压器把电能输送到用户 如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器 1 画出上述输电全过程的原理图 2 发电机的输出功率是100kW 输出电压是250V 升压变压器的原 副线圈的匝数比为1 25 求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流 3 若输电导线中的电功率损失为输电功率的4 求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压 4 计算降压变压器的输出功率 热点三远距离输电 解析 1 如下图11 2 9所示 2 对升压变压器 据公式U1 U2 n1 n2有U2 U1 25 250V 6250V P1 P2 I2 P2 U2 100000 6250A 16A 3 因为P线 I2 R线 又P线 0 04P1 所以R线 15 625 因为 U U2 U3 I2R线 所以U3 U2 I2R线 6250V 16 15 625V 6000V 4 P4 P1 P线 0 96P1 0 96 100000W 96kW 答案 1 见解析 2 6250V 16A 3 15 625 6000V 4 96kW 图11 2 9 名师支招 求解远距离输电的关键是 1 熟悉 交流发电机 升压变压器 输电线 降压变压器 用电户 这一过程 并画出这一过程的示意图 把需要的物理量都标在图中的相应位置上 2 远距离输电常用分析公式输电电流 输电导线损失的电功率 输电导线损耗的电压 3 2009年高考山东理综卷 双项选择 某小型水电站的电能输送示意图如图11 2 10 发电机的输出电压为200V 输电线总电阻为r 升压变压器原副线圈匝数分别为n1 n2