习题课4　变压器的应用及远距离输电问题

1、习题课4变压器的应用及远距离输电问题学习目标1.进一步理解变压器的原理及规律2.熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决动态分析问题3.熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题，熟练解决远距离高压输电中的实际问题合 作 探 究·攻 重 难理想变压器的规律分析如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为41，原线圈接入一电压为uU0sin t的交流电源，副线圈接一个R27.5 的负载电阻，若U0220 V，100 rad/s，则下述结论正确的是()图1A副线圈中电压表的读数为55 VB副线圈中输出交变电流的周期为 sC原线圈中电流表的读数为0.5 AD原线圈中的输入功率为110 W思路点拨

2、：由可求负线圈电压由U1I1可求I1.AC原线圈电压有效值为U220 V，电压表读数为U2 V55 V，周期T s，副线圈中电流I22 A，原线圈中电流I10.5 A，PI1U110 W(1)功率关系：P入P出.(2)电压关系：.(3)电流关系：若只有一个副线圈.若有多组副线圈n1I1n2I2n3I3.(4)变压器不改变频率.针对训练1.如图2所示，理想变压器原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈的匝数分别为n250匝和n3100匝，L1是“6 V2 W”的小灯泡，L2是“12 V4 W”的小灯泡当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为()【导学号：97752143

3、】图2A A B A C A DC对多个副线圈，其电压关系有.由于输入功率和输出功率相等有n1I1n2I2n3I3.两灯泡正常发光，对L1有U26 V，I2 A，对L2有U312 V，I3 A原线圈上的电压U1U2×6 V120 V.副线圈上总的输出功率P出PL1PL22 W4 W6 W.原线圈上的输入功率P入P出6 W.原线圈中的电流I1 A A故选项C正确理想变压器的动态分析如图3所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是()图3AP向下滑动时，灯L变亮BP向下滑动时，变压器的输出电压不变CP向上滑动时，变压器的输入电流变小

4、DP向上滑动时，变压器的输出功率变大思路点拨：P的滑动不影响U2.P向上滑，负载电阻减小，反之增加BD由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L亮度不随P的滑动而改变，故选项A错误，选项B正确P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由I2知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2U2I2增大，再由知输入电流I1也增大，故选项C错误，D正确负载发生变化时，电流和电压如何变化的判断，先要由判断U2是否变化，再根据U2及负载电阻的变化，由欧姆定律确定副线圈中的电流I2的变化，最后再由P入P出判断原线圈中电流的变化.针对训练2(多选)理想自

5、耦变压器的原线圈接有如图4乙所示的正弦式交变电压，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是()甲乙图4A交变电源的电压u随时间t变化的规律是uU0cos (100t)B若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大C若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大D若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则通过A处的电流一定增大AB由题图乙可得交变电源的周期为T0.02 s，最大值为U0，则电源的电压uU0cos U0cos (100t)，选项A正确；由，若仅将触头P向A端滑动，即n2增大，则副线圈的输出电压U2增大，电阻R消耗的电功率P增大，选项B正确；若仅使电阻R增大

6、，输出电压U2一定，则输出电功率P减小，原线圈的输入电功率减小，选项C错误；若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则输出电压U2减小，输出和输入的电功率减小，通过A处的电流I1一定减小，选项D错误远距离输的损耗问题某发电厂引进秸秆焚烧发电机设备，该发电机输出功率为40 kW，输出电压为400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为n1n215的变压器升压后向某小区供电，输电线的总电阻为r5 ，电能到达该小区后再用变压器降为220 V.(1)画出输电过程的电路示意图；(2)求输电线上损失的电功率；(3)求降压变压器的变压比n3n4.思路点拨：由PU2I2及P损Ir计算电功率损失由U3U2I2r及

7、n3n4U3U4计算n3n4.【解析】(1)输电过程的电路示意图如图所示(2)因为输电电压U2U1×400 V2 000 V因为P输U2I解得输电电流I20 A输电线上损失的功率P损I2r(20 A)2×5 2 000 W.(3)输电线上损失的电压U损Ir20 A×5 100 V降压变压器的输入电压U3U2U损2 000 V100 V1 900 V降压变压器的变压比.【答案】(1)见解析图(2)2 000 W(3)9511针对训练3(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图5甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示输电线的总电阻为r，升压变压器原、副线圈的匝数分别

8、为n1、n2，降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则() 【导学号：97752144】甲乙图5A乙图中电压的瞬时值表达式为u220 sin(100t) VB乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V，所以C通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率AD由于输电线上的电阻会损失电压、电功率，使得U2>U3，故P2>P3，选项D正确；因为，又由于U1U4220 V，U2>U3，所以<，选项B错误；由交流电及变压器基础知识可知选项A正确，C错

9、误当 堂 达 标·固 双 基1.如图6所示，理想变压器原、副线圈匝数比为201，两个标有“12 V6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是()图6A120 V,0.10 AB240 V,0.025 AC120 V,0.05 AD240 V,0.05 AD灯泡正常工作，副线圈电压U212 V，副线圈电流I22× A1 A，根据匝数比得原线圈电流I1I20.05 A，原线圈电压U120U2240 V，故选项D正确2(多选)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，

10、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9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)() 【导学号：97752145】A输电电流为3I B输电电流为9IC输电电压为3UD输电电压为UAD输电线上的热耗功率P线I2R线，热耗功率由P变为9P，则电流由I变为3I，选项A正确；输电功率P不变，由PUI，电流变为3I，输电电压为U，选项D正确3.如图7所示，理想变压器的原线圈匝数n11 600匝，副线圈匝数n2800匝，交流电源的电动势瞬时值 e220sin(100t) V，交流电表和的内阻对电路的影响可忽略不计则()图7A当可变电阻R的阻值为110 时，变压器的输入功率为110 WB当可变电阻R的阻值为110 时，电流表的示数为2 AC当可变电阻R的阻值增大时，电压表的示数增大D通过可变电阻R的交变电流的频率为100 HzA由可知，副线圈的电压瞬时值U110 sin