【与名师对话】高考物理总复习 第十章 第二讲 变压器 电能的输送课件 新人教版选修32 .ppt

对应学生用书p185 一 理想变压器 1 变压器 1 主要构造变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的 如右图 原线圈 与交流电源连接的线圈 也叫初级线圈 副线圈 与负载连接的线圈 也叫次级线圈 2 工作原理 1 电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场 由于电流的大小 方向在不断变化 铁芯中的磁场也在不断变化 2 变化的磁场在副线圈中产生感应电动势 所以尽管两个线圈之间没有导线相连 副线圈也能够输出电流 3 互感现象是变压器工作的基础 3 理想变压器不考虑铜损 线圈电阻产生的焦耳热 铁损 涡流产生的焦耳热 和漏磁的变压器 即它的输入功率和输出功率相等 问题探究变压器能否改变恒定电流的电压 能否改变交流电的频率 提示 1 变压器不能改变恒定电流的电压 由变压器的原理可知恒定电流通过原线圈时不能产生变化的磁场 副线圈中的铁芯中的磁通量就不会变化 副线圈中就不会有感应电动势 2 变压器也不能改变交流电的频率 因为原 副线圈中磁通量的变化情况相同 5 几种常用的变压器 1 自耦变压器的原 副线圈共用一个线圈 如下图a b所示 2 电压互感器 属降压变压器 并联在电路中 用于测高电压 如图c所示 3 电流互感器 属于升压变压器 串联在电路中 用于测大电流 如图d所示 1 变压器不能改变直流电压 2 细线绕制的线圈为高压线圈 粗线绕制的线圈为低压线圈 3 u1与n1 n2共同确定u2 i2与n1 n2共同确定i1 p出确定p入 对应学生用书p185 要点一理想变压器原 副线圈基本量的关系 1 变压器应用的是交变电流 不用恒定直流 2 变压器不改变交变电流的频率 不改变功率 只改变交变电流的电压和电流 要点二远距离高压输电分析1 对高压输电问题 应按 发电机 升压变压器 远距离输电线 降压变压器 用电器 这样的顺序 或从 用电器 倒推到 发电机 一步一步进行分析 2 高压输电既能减少功率损失 也能减少电压损失 但在实际高压输电时 也并非输电电压越高越好 还需考虑各种因素 依照不同的情况选择合适的输电电压 在远距离输电问题中 往往从p损 ir线入手 求出i线 再根据p输 u输i线 求得输送电压 2010 浙江理综 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 答案 b 对应学生用书p186 题型一理想变压器的动态分析 1 理想变压器动态分析的两种情况 一类是负载电阻不变 原 副线圈的电压u1 u2 电流i1 i2 随匝数比变化而变化的情况 另一类是匝数比不变 上述各量随负载电阻变化而变化的情况 不论哪种情况 处理此类问题都要注意两点 a 根据题意分清变量和不变量 b 要弄清 谁决定于谁 的制约关系 对电压而言 有输入才有输出 故输入决定输出 对电流 电功 率 而言 有输出才有输入 故输出决定输入 2 变压器动态问题制约思路 电压制约 当变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 一定时 输出电压u2由输入电压u1决定 即u2 n2u1 n1 可简述为 原制约副 电流制约 当变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 一定 且输入电压u1确定时 原线圈中的电流i1由副线圈中的输出电流i2决定 即i1 n2i2 n1 可简述为 副制约原 负载制约 a 变压器副线圈中的功率p2由用户负载决定 p2 p负1 p负2 b 变压器副线圈中的电流i2由用户负载及电压u2确定 3 动态分析问题的思路程序 例1 2010 全国 图中为一理想变压器 其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连 p为滑动头 现令p从均匀密绕的副线圈最底端开始 沿副线圈匀速上滑 直至白炽灯l两端的电压等于其额定电压为止 用i1表示流过原线圈的电流 i2表示流过灯泡的电流 u2表示灯泡两端的电压 n2表示灯泡消耗的电功率 这里的电流 电压均指有效值 电功率指平均值 下列4个图中 能够正确反映相应物理量的变化趋势的是 思路诱导 1 先考虑电压是什么变化情况 2 再由欧姆定律判断i2是如何变化的 3 电灯的电阻变化吗 4 灯泡的电功率随时间是正比关系吗 答案 bc 题型二远距离输电问题 1 有关远距离输电问题 应先画出远距离输电的示意图 并将已知量和待求量写在示意图的相应位置 2 抓住输电的两端 电源和用电器 分析一条线 输电线 研究两次电压变换 升压和降压 3 以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立回路 各回路分别用欧姆定律 串 并联的特点及电功 电功率等公式进行计算 联系各回路的原 副线圈电压 电流与匝数的关系及输入功率等于输出功率的关系 例2 12分 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 思路诱导 由输电线上损耗的功率和电阻 可计算出输电线上的电流吗 由能量守恒 升压变压器输出端的电压为多少 降压变压器输入端的功率如何计算 降压变压器的输入电压为多少 易错分析 常见的错误在于把输电线路上损失的电压与升压变压器副线圈两端的电压等同或与降压变压器原线圈两端电压等同 解析 变压器的输出功率决定输入功率 a错 输电线路中的电流由输出功率与输出电压决定 b错 当用户用电器的总电阻减小时 因电流增大 故输电线上损失的功率增大 c对 降压变压器的输入电压为升压变压器的输出电压减去输电线上降低的电压 d错 答案 c 易错点2 对变压器的动态分析出现错误如图所示是街头变压器给用户供电的示意图 变压器的输入电压是市电网的电压 不会有很大的波动 输出电压通过输电线输送给用户 输电线的电阻用r0表示 滑动变阻器r表示用户用电器的总电阻 当滑动变阻器滑片p向下移动时 下列说法不正确的是 a 相当于在增加用电器的数目b a1表的示数随a2表的示数的增大而增大c v1表的示数随v2表的示数的增大而增大d 变压器的输入功率增大 易错分析 错解1 不清楚滑动变阻器阻值变化与负载的关系 认为r减小负载减小 即用电器的数目减少 错选a 错解2 不清楚变压器电流 电压的因果关系 认为由输入决定输出 所谓的 送多少用多少 则错选b而漏选c 正确解答 当滑动变阻器滑片p向下移动时 用电器的总电阻减小 相当于并联的用电器数目增加 同时变压器的输入功率增大 ad对 电网供电是 用多少供多少 输出电流增大则输入电流增大 b正确 但变压器的输出电压则由输入电压决定 当输入电压和变压器的匝数比一定时 输出电压一定 c错 答案为c 2011 南京模拟 如图甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 b是原线圈的中心抽头 图中电表均为理想的交流电表 定值电阻r 10 其余电阻均不计 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 a 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为22vb 当单刀双掷开关与a连接且t 0 01s时 电流表示数为零c 当单刀双掷开关由a拨向b时 原线圈的输入功率变大d 当单刀双掷开关由a拨向b时 副线圈输出电压的频率变为25hz 对应学生用书p188 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是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 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 理想变压器忽略热损耗 故输入功率等于输出功率 d正确 答案 bd 2 2011 浙江理综 如图所示 在铁芯上 下分别绕有匝数n1 800和n2 200的两个线圈 上线圈两端与u 51sin314tv的交流电源相连 将下线圈两端接交流电压表 则交流电压表的读数可能是 a 2 0vb 9 0vc 12 7vd 144 0v 答案 a 3 2011 长沙模拟 下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图 变压器输入电压是市电网的电压 不会有很大的波动 输出电压通过输电线输送给用户 输电线的电阻用r0表示 变阻器r表示用户用电器的总电阻 当滑动变阻器触头p向下移动时 下列说法不正确的是 a 相当于在增加用电器的数目b a1表的示数随a2表的示数的增大而增大c v1表的示数随v2表的示数的增大而增大d 变压器的输入功率增大 答案 c 4 2011 海淀区期末 如图所示 有一台交流发电机e 通过理想升压变压器t1和理想降压变压器t2向远处用户供电 输电线的总电阻为r t1的输入电压和输入功率分别为u1和p1 它的输出电压和输出功率分别为u2和p2 t2的输入电压和输入功率分别为u3和p3 它的输出电压和输出功率分别为u4和p4 设t1的输入电压u1一定 当用户消耗的电功率变大时 有a u2减小 u4变大b u2不变 u3变小c p1变小 p2变小d p2变大 p3变大 解析 本题考查远距离输电及理想变压器的基本知识 由理想变压器输出决定输入可得 当用户功率增大时 升压变压器的输入