变压器 远距离输电

精品文档 11欢迎下载 一 理想变压器一 理想变压器 1 构造 如图 1 所示 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的 图 1 1 原线圈 与交流电源连接的线圈 也叫初级线圈 2 副线圈 与负载连接的线圈 也叫次级线圈 2 原理 电流磁效应 电磁感应 3 基本关系式 1 功率关系 P入 P出 2 电压关系 U1 n1 U2 n2 有多个副线圈时 U1 n1 U2 n2 U3 n3 3 电流关系 只有一个副线圈时 I1 I2 n2 n1 由P入 P出及P UI推出有多个副线圈时 U1I1 U2I2 U3I3 UnIn 4 几种常用的变压器 1 自耦变压器 调压变压器 2 互感器Error Error 二 远距离输电二 远距离输电 精品文档 22欢迎下载 1 输电过程 如图 2 所示 图 2 2 输电导线上的能量损失 主要是由输电线的电阻发热产生的 表达式为Q I2Rt 3 电压损失 1 U U U 2 U IR 4 功率损失 1 P P P 2 P I2R 2R P U 5 输送电流 1 I 2 I P U U U R 高频考点一高频考点一 理想变压器基本关系的应用理想变压器基本关系的应用 例 1 一理想变压器的原 副线圈的匝数比为 3 1 在原 副线圈的回路中分别接有 阻值相同的电阻 原线圈一侧接在电压为 220 V 的正弦交流电源上 如图 2 所示 设副线 圈回路中电阻两端的电压为U 原 副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k 则 A U 66 V k B U 22 V k 1 9 1 9 C U 66 V k D U 22 V k 1 3 1 3 变式探究 用 220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电 变压器输出电压 是 110 V 通过负载的电流图象如图 3 所示 则 A 变压器输入功率约为 3 9 W B 输出电压的最大值是 110 V 精品文档 33欢迎下载 C 变压器原 副线圈匝数比是 1 2 D 负载电流的函数表达式i 0 05sin 100 t A 2 举一反三 如图 理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 2 1 和均为理想电表 灯泡电阻RL 6 AB端电压u1 12sin 100 t V 下列说法正确的是 2 A 电流频率为 100 HzB 的读数为 24 V C 的读数为 0 5 AD 变压器输入功率为 6 W 变式探究 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 1 900 匝 原线圈为 1 100 匝 接在有效值为 220 V 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 0 kW 设此时原线 圈中电流的有效值为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 380 V 和 5 3 AB 380 V 和 9 1 A C 240 V 和 5 3 AD 240 V 和 9 1 A 方法规律 关于理想变压器的四点说明 1 变压器不能改变直流电压 2 变压器只能改变交变电流的电压和电流 不能改变交变电流的频率 3 理想变压器本身不消耗能量 4 理想变压器基本关系中的U1 U2 I1 I2均为有效值 高频考点二高频考点二 理想变压器的动态分析理想变压器的动态分析 精品文档 44欢迎下载 例 2 如图 9 所示电路中 变压器为理想变压器 a b接在电压有效值不变的交流电 源两端 R0为定值电阻 R为滑动变阻器 现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置 观察到电流表 A1的示数增大了 0 2 A 电流表 A2的示数增大了 0 8 A 则下列说法正确的 是 A 电压表 V1示数增大 B 电压表 V2 V3示数均增大 C 该变压器起升压作用 D 变阻器滑片是沿c d的方向滑动 变式探究 多选 如图 10 所示 理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表 副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节 在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器 R P为滑动变阻器的滑动触头 在原线圈上加一电压为U的正弦交流电 则 A 保持Q的位置不动 将P向上滑动时 电流表读数变大 B 保持Q的位置不动 将P向上滑动时 电流表读数变小 C 保持P的位置不动 将Q向上滑动时 电流表读数变大 D 保持P的位置不动 将Q向上滑动时 电流表读数变小 举一反三 多选 如图 一理想变压器原 副线圈的匝数分别为n1 n2 原线圈通过一 理想电流表接正弦交流电源 一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两 端 假设该二极管的正向电阻为零 反向电阻为无穷大 用交流电压表测得a b端和 c d端的电压分别为Uab和Ucd 则 A Uab Ucd n1 n2 B 增大负载电阻的阻值R 电流表的读数变小 C 负载电阻的阻值越小 cd间的电压Ucd越大 D 将二极管短路 电流表的读数加倍 变式探究 图甲为理想变压器 其原 副线圈的匝数比为 4 1 原线圈接图乙所示的正 弦交流电 图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻 R1为定值电阻 电压表和电流 表均为理想电表 则下列说法正确的是 精品文档 55欢迎下载 图 12 A 图乙所示电压的瞬时值表达式为u 51sin 50 t V B 变压器原 副线圈中的电流之比为 1 4 C 变压器输入 输出功率之比为 1 4 D Rt处温度升高时 电压表和电流表的示数均变大 高频考点三高频考点三 远距离输电问题远距离输电问题 例 3 多选 在远距离输电中 当输电线的电阻和输送的电功率不变时 那么 A 输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B 输送电压越高 输电线路上损失的电压越大 C 输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D 输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比 变式探究 如图所示 甲是远距离输电线路的示意图 乙是发电机输出电压随时间 变化的图象 则 A 用户用电器上交流电的频率是 100 Hz B 发电机输出交流电的电压有效值是 500 V C 输电线上的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D 当用户用电器的总电阻增大时 输电线上损失的功率减小 精品文档 66欢迎下载 举一反三 多选 一台发电机最大输出功率为 4 000 kW 电压为 4 000 V 经变压器T1 升压后向远方输电 输电线路总电阻为R 1 k 到目的地经变压器T2降压 负载为多个 正常发光的灯泡 220 V 60 W 若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10 变 压器T1和T2的损耗可忽略 发电机处于满负荷工作状态 则 A T1原 副线圈电流分别为 103 A 和 20 A B T2原 副线圈电压分别为 1 8 105 V 和 220 V C T1和T2的变压比分别为 1 50 和 40 1 D 有 6 104盏灯泡 220 V 60 W 正常发光 1 2016 全国卷 一含有理想变压器的电路如图所示 图中电阻R1 R2和R3的阻 值分别为 3 1 和 4 为理想交流电流表 U为正弦交流电压源 输出电压的 有效值恒定 当开关 S 断开时 电流表的示数为I 当 S 闭合时 电流表的示数为 4I 该变 压器原 副线圈匝数比为 A 2 B 3 C 4 D 5 2 2016 全国卷 如图所示 理想变压器原 副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b 当输入电压U为灯泡额定电压的 10 倍时 两灯泡均能正常发光 下列说法正确的是 A 原 副线圈匝数比为 9 1 B 原 副线圈匝数比为 1 9 C 此时 a 和 b 的电功率之比为 9 1 D 此时 a 和 b 的电功率之比为 1 9 3 2016 天津卷 如图 1 所示 理想变压器原线圈接在交流电源上 图中各电表均为 理想电表 下列说法正确的是 精品文档 77欢迎下载 A 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时 R1消耗的功率变大 B 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时 电压表 V 示数变大 C 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时 电流表 A1示数变大 D 若闭合开关 S 则电流表 A1示数变大 A2示数变大 4 2016 江苏卷 一自耦变压器如图 1 所示 环形铁芯上只绕有一个线圈 将其接在 a b间作为原线圈 通过滑动触头取该线圈的一部分 接在c d间作为副线圈 在a b 间输入电压为U1的交变电流时 c d间的输出电压为U2 在将滑动触头从M点顺时针旋 转到N点的过程中 图 1 A U2 U1 U2降低 B U2 U1 U2升高 C U2 U1 U2降低 D U2 U1 U2升高 5 2016 四川卷 如图 1 所示 接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡 L 供电 如果将原 副线圈减少相同匝数 其他条件不变 则 A 小灯泡变亮 B 小灯泡变暗 C 原 副线圈两端电压的比值不变 D 通过原 副线圈电流的比值不变 1 2015 海南 10 4 如图 一理想变压器原 副线圈匝数比为 4 1 原线圈与一可 精品文档 88欢迎下载 22 2 1 D 4 m nP r nU 变电阻串联后 接入一正弦交流电源 副线圈电路中固定电阻的阻值为R0 负载电阻的阻 值R 11R0 是理想电压表 现将负载电阻的阻值减小为R 5R0 保持变压器输入电流不 变 此时电压表读数为 5 0V 则 A 此时原线圈两端电压的最大值约为 34V B 此时原线圈两端电压的最大值约为 24V C 原线圈两端原来的电压有效值约为 68V D 原线圈两端原来的电压有效值约为 48V 2 2015 江苏 1 5 一电器中的变压器可视为理想变压器 它将220V交变电流改为 110V 已知变压器原线圈匝数为800 则副线圈匝数为 A 200 B 400 C 1600 D 3200 6 2015 福建 15 11 图为远距离输电示意图 两变压器均为理想变压器 升压变 压器 T 的原 副线圈匝数分别为n1 n2 在 T 的原线圈两端接入一电压sin m uUt 的 交流电源 若输送电功率为P 输电线的总电阻为 2r 不考虑其它因素的影响 则输电线 上损失的电功率为 2 1 2 4 m Un A nr 2 2 1 B 4 m Un nr 22 1 2 C 4 m nP r nU 1 2014 浙江卷 15 如图所示为远距离交流输电的简化电路图 发电厂的输出电压是U 用等效总电阻是r的两条输电线输电 输电线路中的电流是I1 其末端间的电压为U1 在 输电线与用户间连有一理想变压器 流入用户端的电流为I2 则 A 用户端的电压为 I1U1 I2 B 输电线上的电压降为U C 理想变压器的输入功率为I r 2 1 精品文档 99欢迎下载 D 输电线路上损失的电功率为I1U 4 2014 江苏卷 3 远距离输电的原理图如图 16 所示 升压变压器原 副线圈的匝 数分别为n1 n2 电压分别为U1 U2 电流分别为I1 I2 输电线上的电阻为R 变压器为 理想变压器 则下列关系式中正确的是 A B I2 C I1U1 I R D I1U1 I2U2 I1 I2 n1 n2 U2 R2 2 5 多选 2014 山东卷 17 如图所示 将额定电压为 60 V 的用电器 通过一理想变 压器接在正弦交变电源上 闭合开关 S 后 用电器正常工作 交流电压表和交流电流表 均 为理想电表 的示数分别为 220 V 和 2 2 A 以下判断正确的是 A 变压器输入功率为 484 W B 通过原线圈的电流的有效值为 0 6 A C 通过副线圈的电流的最大值为 2 2 A D 变压器原 副线圈匝数比n1 n2 11 3 6 2014 海南卷 2 理想变压器上接有三个完全相同的灯泡 其中一个与该变压器的 原线圈串联后接入交流电源 另外两个并联后接在副线圈两端 已知三个灯泡均正常发光 该变压器原 副线圈的匝数之比为 A 1 2 B 2 1 C 2 3 D 3 2 1 如图所示 理想变压器原线圈的匝数n1 1 100 匝 副线圈的匝数n2 110 匝 原 线圈接u 311sin 314t V 的交流电源 开始开关 S 处于断开状态 下列叙述正确的是 精品文档 1010欢迎下载 A 电压表示数为 22 V B 当开关 S 闭合后 电压表示数变大 C 当开关 S 闭合后 电流表示数变小 D 当开关 S 闭合后 变压器的输出功率增大 2 如图 2 所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为 10 1 b是原线圈的中心接头 电压表 V 和电流表 A 均为理想电表 除滑动变阻器电阻R 定值电阻R0以外的其余电阻不 计 从某时刻开始在原线圈c d两端加上交变电压 其瞬时值表达式为u1 220sin 2 100 t V 下列说法中正确的是 图 2 A t s 时刻 c d两点间的电压瞬时值为 110 V 1 600 B 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为 22 V 2 C 单刀双掷开关与a连接 在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中 电压表和电流表 的示数均变小 D 当单刀双掷开关由a扳向b时 电压表和电流表的示数均变大 3 如图为远距离输电的示意图 若电厂输出电压u1 220sin 100 t V 则下列表述不 2 正确的是 精品文档 1111欢迎下载 图 3 A U1 U2 U3 U4 B U1 220 V C 若U2提高为原来的 10 倍 输电线上损失的功率为原来的 1 100 D 用户得到的交变电流频率为 25 Hz 4 多选 图 4 甲为一火灾报警系统 其中R0为定值电阻 R为热敏电阻 其阻值随温 度的升高而减小 理想变压器原 副线圈匝数比为 5 1 副线圈输出电压如图乙所示 则 下列说法正确的是 图 4 A 原线圈输入电压有效值为 220 V B 副线圈输出电压瞬时值表达式u 44cos 100 t V 2 C R处出现火情时 原线圈电流增大 D R处出现火情时 电阻R0的电功率减小 5 多选 如图 5 甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比n1 n2 10 1 b是原线圈 的中心抽头 S 为单刀双掷开关 定值电阻R 10 从某时刻开始在原线圈c d两端加 上如图乙所示的交变电压 则下列说法中正确的是 精品文档 1212欢迎下载 图 5 A 当 S 与a连接后 理想电流表的示数为 2 2 A B 当 S 与a连接后 t 0 01 s 时理想电流表示数为零 C 当 S 由a拨到b后 原线圈的输入功率变为原来的 4 倍 D 当