高考物理 第2讲 变压器 电能的输送考点整合复习课件.ppt

第2讲变压器电能的输送 考点1 理想变压器 1 构造由一个闭合铁芯 原线圈及副线圈组成 图11 2 1 2 工作原理 在同一铁芯上的磁通量的变化率处处相同 3 理想变压器中的参数关系没有漏磁和发热损失 即没有能量损失 的变压器叫理想变压器 1 电压关系 在同一铁芯上只有一组副线圈时 当有几组副线圈时 2 功率关系 对于理想变压器不考虑能量损失 总有p入 p出 当只有一组副线圈时 i1u1 i2u2 得 3 电流关系 当有多组副线圈时 i1u1 i2u2 i3u3 得i1n1 i2n2 i3n3 4 注意事项 1 变压器能改变交变电流电压 但不能改变恒定电流 直流电 的电压 如果原线圈接上直流电 则副线圈输出电压为零 2 变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小 用较细的导线绕制 变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大 用较粗的导线绕制 3 副线圈上的电流电压和原线圈上电流电压一样也是交变 的 且频率相同 4 三个决定 输入电压决定输出电压 当输入电压不变时 不论负载 是否变化 输出电压不变 输出电流决定输入电流 输入电流随输出电流的增大而 增大 随输出电流的减小而减小 输出功率决定输入功率 输入功率随输出功率的变化而 变化 当负载为空载时 输入功率为零 1 双选 2011年汕头一模 如图11 2 2甲 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随时间t的变化规律如图乙所示 副线圈仅接入一个10 的电阻 则 图11 2 2 答案 ac 2 双选 一理想变压器的原线圈连接一只电流表 副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头q调节 如图11 2 3所示 在副线圈上连接了定值电阻r0和滑动变阻器r p为滑动变阻器的滑动触头 原线圈两端接在电压为u的交流电源上 则 图11 2 3 a 保持q的位置不动 将p向上滑动时 电流表的读数变大b 保持q的位置不动 将p向上滑动时 电流表的读数变小c 保持p的位置不动 将q向上滑动时 电流表的读数变大d 保持p的位置不动 将q向上滑动时 电流表的读数变小 bc 知 副线圈 解析 根据理想变压器原副线圈上电压 电流决定关系知 在输入电压u1不变的情况下 u2不变 当保持q的位置不动 滑动头p向上滑动时 副线圈上的电阻增大 电流减小 故输入电流i1亦随着减小 即电流表的示数变小 a错误b正确 当保持p的位置不动 将q向上滑动时 由 u1n1u2n2 上匝数增大 引起副线圈上电压增大 即副线圈上电流增大 故原线圈上的电流亦随着增大 故电流表的示数增大 c正确 d错误 考点2 远距离输电 1 减小损耗的方法发电机的输出功率为一定值 p ui 在远距离输电的过程中 有相当一部分能量损耗在输电线上 设输电线的电阻为r 则损耗的电能 即转化为热能的部分为q i2rt 电势功率为p热 p损 i2r 要减小损耗有两种方法 1 减小电阻 减小电阻率 现有的导线多为铝导线 可改为铜 但价格太高 减小距离 不可能 增大面积 有局限性 并且耗费材料 2 减小电流 在输出功率不变的情况下 要减小电流 必须提高u 即需采用高压输电 2 远距离输电的经典模型 如图11 2 4 图11 2 43 远距离输电的三组关系及两种损耗如下 3 电功率关系 p1 p2 p3 p4 p2 pr p3 4 两种损耗 功率损耗pr i2rr 输送电压损耗u irr u2 u3 4 注意 1 输入电压及匝数比决定输出电压 只有负载变化时 输 出电压保持不变 2 输出的功率 电流决定输入的功率 电流 故负载变化 会引起输入功率的变化 3 单选 2011年广州一模 图11 2 5是远距离输电的示 意图 下列说法正确的是 a 图11 2 5a a是升压变压器 b是降压变压器b a是降压变压器 b是升压变压器c a的输出电压等于b的输入电压d a的输出电压等于输电线上损失的电压 4 电站的输出功率p 104kw 输出电压u1 4kv 通过理想变压器升压后向远处供电 已知输电导线的总电阻为r 10 输电线路损失的功率为输出功率的4 求变压器的匝数比 解 发电站的输出电流 例1 双选 2009年广东卷 图11 2 6为远距离高压输 电的示意图 关于远距离输电 下列表述正确的是 图11 2 6 热点变压器及远距离输电 a 减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失b 高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 c 在输送电压一定时 输送的电功率越大 输电过程中的电能 损失越小 d 高压输电必须综合考虑各种因素 不一定是电压越高越好 答案 bd 根据功率损失的表达式 p i2r可知 要减少输电 线上的功率损失 有两种方法 其一是减小输电线的电阻 其二是减小输电电流 在输电功率一定的条件下 根据p ui可知 要减小输电线中的电流i 必须提高输电电压u 这就是采用高压输电的道理 解决远距离输电问题时 应先画出输送电路图 然后以变压器铁芯为界 分成几个独立的闭合电路 应用欧姆定律等有关公式分析各自的电流 电压和功率关系 各 独立回路之间可通过变压器的n1 n2 u1 u2 i2 i1及理想变压器p1 p2等联系起来 1 双选 2010年东莞模拟 2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害 其中高压输电线因结冰而损毁严重 此次灾害牵动亿万人的心 为消除高压输电线上的凌冰 有人设计了这样的融冰思路 利用电流的热效应除冰 若在正常供电时 高压线上送电电压为u 电流为i 热耗功率为 p 除冰时 输电线上的热耗功率需变为9 p 则除冰时 认 为输电功率和输电线电阻不变 a 输电电流为3ic 输电电压为3u b 输电电流为9i ad 易错点 变压器的应用 例1 图11 2 7中 降压变压器的变压系数是3 即 初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3 初级线圈的输入电压是660v 次级线圈的电阻为0 2 这台变压器供给100盏 220v 60w 的电灯用电 求 1 空载时次级线圈的路端电压和输出功率 2 接通时次级线圈的路端电压 3 每盏灯的实际功率 图11 2 7 理解能力的高低表现在把握文字的物理意义上 题文中说 次级线圈的电阻为0 2 可见文中所述的变压器有内耗 不是理想变压器 类比直流电路的知识 可从两条路去求路端电压 u e ir 电源电动势减去内电压 或者用欧姆定律u ir 来计算电功率 不能用p u2r 2 接通后次级线圈有电阻 要消耗电能 由于次级线圈内部存在电压降 所以次级线圈的路端电压不再是220v 而应以次级线圈为研究对象应用闭合电路欧姆定律去求次级线圈的路端电压 3 由于次级线圈的路端电压达不到灯泡的额定电压 灯泡的实际功率要小于每盏灯的额定功率 1 变压器空载时 电路的电流为零 无能量的转化 1