202X高考物理第2讲变压器远距离输电课件鲁科版选修3_2

1、第第2讲变压器远距离输电讲变压器远距离输电知识排查知识排查理想变压器理想变压器1.构造和原理构造和原理(1)构造：如图构造：如图1所示，变压器是由所示，变压器是由_和绕在铁芯上的和绕在铁芯上的_组成的。组成的。闭合铁芯闭合铁芯图图1(2)原理：电磁感应的互感现象。原理：电磁感应的互感现象。两个线圈两个线圈2.基本关系式基本关系式(1)功率关系：功率关系：_。(2)电压关系：电压关系：_。P入入P出出由由P入入P出出及及PUI推出有多个副线圈时，推出有多个副线圈时，U1I1_。U2I2U3I3UnIn远距离输电远距离输电1.电压损失电压损失：(1)U_。(2)U_。U2U3I2R线线3.功率关系

2、：功率关系：P1P2，P3P4，P2_P3。P损损U小题速练小题速练1.思考判断思考判断(1)理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。()(2)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。()(3)理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率。出功率。()(4)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热功率。高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热功率。()答案答案(1)(

3、2)(3)(4)2.鲁科版选修鲁科版选修32P74T3改编改编有些机床为了安全，照明电灯用的电压是有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V，这个电，这个电压是把压是把380 V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1 140匝，副线圈是匝，副线圈是()A.1 081匝匝B.1 800匝匝C.108匝匝 D.8 010匝匝答案答案C3. (多选多选)理想变压器的原、副线圈匝数比理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2101，原线圈两端接交流电源，原线圈两端接交流电源，则则()A.原、副线圈中电流频率之比原、副线圈中电流频率之比f1f2101B.原、副线圈

4、两端电压之比为原、副线圈两端电压之比为U1U2101C.原、副线圈内电流之比原、副线圈内电流之比I1I2110D.变压器输入和输出功率之比变压器输入和输出功率之比P1P2101答案答案BC4.鲁科版选修鲁科版选修32P76例改编例改编从发电站输出的功率为从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为，输电线的总电阻为0.05 ，用，用110 V和和11 kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为失之比为()A.1001B.1100C.110 D.101答案答案A理想变压器基本关系的应用理想变压器基本关系的应用1.理想变压

5、器的制约关系理想变压器的制约关系2.几种常用的变压器几种常用的变压器(1)自耦变压器自耦变压器调压变压器，如图调压变压器，如图A、B所示。所示。【例【例1】(多选多选)(2016全国卷全国卷，19)如图如图3，理想变压器原、副线圈分别接有额定电，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡压相同的灯泡a和和b。当输入电压。当输入电压U为灯泡额定电压的为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是下列说法正确的是()图图3A.原、副线圈匝数比为原、副线圈匝数比为91B.原、副线圈匝数比为原、副线圈匝数比为19C.此时此时a和和b的电功率之比为的电功率之

6、比为91D.此时此时a和和b的电功率之比为的电功率之比为19答案答案AD1.(2019福建龙岩模拟福建龙岩模拟)L1和和L2是高压输电的两条输电线，现要通过变压器测量是高压输电的两条输电线，现要通过变压器测量L1和和L2之间的电压，下图的四种电路连接正确的是之间的电压，下图的四种电路连接正确的是 ()A图图4答案答案B3.(2016全国卷全国卷，16)一含有理想变压器的电路如图一含有理想变压器的电路如图5所示，图中电阻所示，图中电阻R1、R2和和R3的阻的阻值分别为值分别为3 、1 和和4 ，为理想交流电流表，为理想交流电流表，U为正弦交流电源，输出电压的有为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定

7、。当开关效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为断开时，电流表的示数为I；当；当S闭合时，电流表的示数为闭合时，电流表的示数为4I。该。该变压器原、副线圈匝数比为变压器原、副线圈匝数比为()图图5A.2 B.3 C.4 D.5甲甲乙乙答案答案B瞬时速度和平均速度瞬时速度和平均速度1.常见的两种情况常见的两种情况常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。变的情况。(1)分清不变量和变量。分清不变量和变量。(2)弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系。弄清理想变压器中电压、

8、电流、功率之间的联系和相互制约关系。(3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。2.变压器与电路动态分析相结合问题的分析方法变压器与电路动态分析相结合问题的分析方法图图6【例【例2】如图如图6甲所示，一自耦变压器的原线圈与有效值不变的正弦交流电源相连接，甲所示，一自耦变压器的原线圈与有效值不变的正弦交流电源相连接，副线圈中通过输电线接有副线圈中通过输电线接有3只灯泡只灯泡L1、L2和和L3，输电线等效电阻为，输电线等效电阻为R；如图乙所示，；如图乙所示，一总阻值为一总阻值为R的滑动变阻器与有效值不变的正弦交流电源相连接，通过输电线接

9、有的滑动变阻器与有效值不变的正弦交流电源相连接，通过输电线接有3只灯泡只灯泡L4、L5和和L6，输电线等效电阻为，输电线等效电阻为R，A1、A2均可视为理想电表。下列分析判均可视为理想电表。下列分析判断正确的是断正确的是()A.当滑动触头当滑动触头P1向上移动一段后，灯泡向上移动一段后，灯泡L1、L2和和L3都变亮都变亮B.当滑动触头当滑动触头P2向下移动一段后，灯泡向下移动一段后，灯泡L4、L5和和L6都变亮都变亮C.当滑动触头当滑动触头P1向下移动一段后，原线圈中电流表向下移动一段后，原线圈中电流表A1的示数增大的示数增大D.当滑动触头当滑动触头P2向下移动一段后，电流表向下移动一段后，电

10、流表A2的示数减小的示数减小 解析解析此自耦变压器为升压变压器，滑动触头此自耦变压器为升压变压器，滑动触头P1向下移动，输入电压不变，输出电向下移动，输入电压不变，输出电压增加，等效电阻压增加，等效电阻R、灯泡、灯泡L1、L2和和L3消耗的功率都变大，原线圈中电流表消耗的功率都变大，原线圈中电流表A1示数示数变大，所以变大，所以C正确，正确，A错误；当滑动触头错误；当滑动触头P2向下移动一段后，电路中的总电阻减小，向下移动一段后，电路中的总电阻减小，总电流增大，电流表总电流增大，电流表A2的示数增大，通过灯泡的示数增大，通过灯泡L4、L5和和L6所在支路电流减小，所所在支路电流减小，所以灯泡以

11、灯泡L4、L5和和L6变暗，所以变暗，所以B、D错误。错误。答案答案C1.(2016天津理综，天津理综，5)如图如图7所示，理想变压器原线圈所示，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。下列说法正确的是说法正确的是()A.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，向上滑动时，R1消耗的消耗的功率变大功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表向上滑动时，电压表V示数变大示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表向上滑动时，电流表A1示数变大示数变大D.若

12、闭合开关若闭合开关S，则电流表，则电流表A1示数变大，示数变大，A2示数变大示数变大答案答案B图图82.易错题易错题(多选多选)如图如图8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为41，b是原线圈是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R10 ，其余电阻均不计，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈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，则下列说法正确的两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是是()A.当单刀双掷开关与当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为连接时，电压表的示

13、数为55 VB. 当单刀双掷开关与当单刀双掷开关与a连接且连接且t0.01 s时，电流表示数为零时，电流表示数为零C.当单刀双掷开关由当单刀双掷开关由a拨向拨向b时，原线圈的输入功率增大时，原线圈的输入功率增大D.当单刀双掷开关由当单刀双掷开关由a拨向拨向b时，副线圈输出电压的频率为时，副线圈输出电压的频率为25 Hz答案答案AC图图93.易错题易错题如图如图9甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为51，原线圈接入如图乙所，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈与二极管示的正弦交流电，副线圈与二极管(正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，正向电阻为零，

14、相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路相当于断路)、定值电阻、定值电阻R0、热敏电阻、热敏电阻Rt(阻值随温度的升高而减小阻值随温度的升高而减小)及报警器及报警器P(电流电流增加到一定值时报警器增加到一定值时报警器P将发出警报声将发出警报声)组成闭合电路，电压表、电流表均为理想电组成闭合电路，电压表、电流表均为理想电表。则以下判断正确的是表。则以下判断正确的是()答案答案B远距离输电问题远距离输电问题解决远距离输电问题时的思路解决远距离输电问题时的思路(1)首先画出输电的电路图，如图所示：首先画出输电的电路图，如图所示：(2)分析三个回路：在每个回路中变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副

15、线分析三个回路：在每个回路中变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源。圈是下一个回路的电源。(3)综合运用下面三个方面的关系求解综合运用下面三个方面的关系求解图图10【例【例3】(2015福建高考福建高考)图图10为远距离输电示意为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的的原、副线圈匝数分别为原、副线圈匝数分别为n1、n2，在，在T的原线圈两端的原线圈两端接入一电压接入一电压uUmsin t的交流电源，若输送电功的交流电源，若输送电功率为率为P，输电线的总电阻为，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的，不考虑其他因素的

16、影响，则输电线上损失的电功率为影响，则输电线上损失的电功率为()答案答案CA.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV解析解析设输送功率为设输送功率为P，则有，则有PUI，其中，其中U为输电电压，为输电电压，I为输电电流。为使输为输电电流。为使输电线上损耗的功率减小为原来的四分之一，由电线上损耗的功率减小为原来的四分之一，由P损损I2R(R为输电线的电阻，恒定为输电线的电阻，恒定不变不变)可知应使可知应使I变为原来的二分之一，又输送功率不变，则输电电压应变为原来变为原来的二分之一，又输送功率不变，则输电电压应变为原来的的2倍，即倍，即440 kV，选项，选项C正确。正确。答案答案C图图112.某小型水电站的电能输送示意图如图某小型水电站的电能输送示意图如图11所示