2014届一轮复习：专题11 第2讲 变压器 电能的输送资料

1、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(如图 1121 所示) 图 1121,2工作原理：根据电磁感应原理，即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 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)和磁漏的变压器，它的输入功率_输出,功率,等于,(1)功率关系：对于理想变压器不考虑能量损失，总有 P入P出 (2)电压关系,在同一铁芯上只有一组副线圈时：I1U1I2U2,得,在同一铁芯上只有一组副线圈时：,U2,_.,在同一铁芯上有多组副线圈时：,(3)电流关系,_.,在同一铁芯上有多组副

2、线圈时：由 P入P出知 I1U1I2U2 I3U3，得 I1n1I2n2I3n3.,U1,4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)相互制约关系,【跟踪训练】,A电压表 V1 的示数为 311 V B电压表 V2 的示数为 62 V,C电流表 A1 的示数为 0.10 A D电流表 A2 的示数为 0.35 A,图

3、1122,解析：由瞬时电动势表达式可知电流频率为 50 Hz，电压 有效值约为 220 V，副线圈电压有效值约为 44 V，算得副线圈 电流有效值约为 0.50 A，算得原线圈电流有效值约为 0.10 A， 故答案为 C.,答案：C,论正确的是(,),A副线圈中电压表的读数为 55 V,图 1123,AC,考点 2,远距离输电,1减少损耗的方法 发电机的输出功率为一定值，PUI，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 QI2Rt，热功率为,P损I2R，要减少线路上电能的损耗，有两种方法：,(1)减小电阻：减小电阻率，现有

4、的导线多为铝导线，可 改为铜，但价格太高；减小距离，但可行性不大；增大面 积，有局限性，并且耗费材料,P热,(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,(1)远距离输电的经典模型(如图 1124),(2)远距离输电的三组关系及两种损耗如下,图 1124,【跟踪训练】 3(2011 年广州一模)图 1125 是远距离输电的示意图，,下列说法正确的是(,),图 1125 Aa 是升压变压器，b 是降压变压器 Ba 是降压变压器，b 是升压变压器 Ca 的输出电压等于 b 的输入电压 Da 的输出电压等于输电线上损失的电压,A,4(双选，惠州

5、2012 届高三一模)某发电厂通过远距离向 某学校输电，输送的电功率为 P，当输电线的电阻和输送的电,功率不变时，则下列说法正确的是(,),A输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大 B输电线路上损失的电压与输送电流成正比 C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比 D输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比,解析：根据输电线路上损失的功率 P额I2R 以及输电线上 的电流与输出功率、电压的关系 PUI 可知，当输电线的电阻 和输送的电功率不变时，输送的电压越高，输电线上的电流越,小，输电线路上损失的电压越小，且输电线路上损失的功率跟,输送电压的平方成反比，选项 A 错误，选项 D 正确；

6、根据欧姆 定律可知，输电线路上损失的电压与输送电流成正比，选项 C 错误，B 正确,答案：BD,热点 1,交变电流的图象、变压器及其简单综合,【例 1】(双选，2011 年广东卷)图 1126 甲左侧的调压 装置可视为理想变压器，负载电路中 R55 ，A、V 为理想电 流表和电压表若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电,),压表的示数为 110 V，下列表述正确的是( 图 1126,A电流表的示数为 2 A B原、副线圈的匝数比为 12 C电压表的示数为电压的有效值 D原线圈中交变电压的频率为 100 Hz,答案：AC,备考策略：这类问题往往综合考查交变电流的图象、变压 器、欧姆定律等知识，

7、题目的难度并不大，要求考生全面掌握 基础知识此外，由于变压器与日常生活联系较紧密，近年已 经成为全国各地高考的主要考查对象，考生应引起注意,【触类旁通】 1(双选，2011 年汕头一模)如图 1127 甲，一理想变 压器原、副线圈匝数比 n1n2115，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 1127,答案：AC,热点 2,理想变压器的动态变化问题,方法简介：关于理想变压器的动态分析问题一般有两种类 型 (1)负载电阻不变，原副线圈的电压 U1、U2，电流 I1、I2， 功率 P1、P2 随匝数比变化而变化 (2

8、)匝数比不变，原副线圈的电压 U1、U2，电流 I1、I2，功 率 P1、P2 随负载电阻的变化而变化 无论哪种情况，处理此类问题的关键都是要分清变量和不 变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系 输出功率决定输入功率输入电压 U1 和匝数比决定输出电 压 U2；输出电压 U2 和负载电阻决定 I2；I2 和匝数比决定 I1.,【例 2】(2011 年福建卷)图 1128 甲中理想变压器原、 副线圈的匝数之比 n1n251，电阻 R20 ，L1、L2 为规 格相同的两只小灯泡，S1 为单刀双掷开关原线圈接正弦交变 电源，输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示现将 S1 接

9、,),1、S2 闭合，此时 L2 正常发光下列说法正确的是( 图 1128,B只断开 S2 后，L1、L2 均正常发光 C只断开 S2 后，原线圈的输入功率增大 D若 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W,答案：D,【例 3】(双选，2010 年潍坊一模)如图 1129 所示电路 中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关 P 是滑动变阻器 R 的滑动触头，U1 为加在原线 圈两端的交变电压，I1、I2 分别为原线圈和副线,圈中的电流下列说法正确的是(,),A保持 P 的位置及 U1 不变，S 由 b 切换到 a，则 R 上消 耗的功率减小 B保持 P 的位置及 U1 不变，S

10、 由 a 切换到 b，则 I2 减小 C保持 P 的位置及 U1 不变，S 由 b 切换到 a，则 I1 增大 D保持 U1 不变，S 接在 b 端，将 P 向上滑动，则 I1 减小,图 1129,解析：本题考查了变压器电路的动态分析由于不能正确 理解变压器原副线圈电流、电压与功率的制约关系很容易错解 S 由 b 切换到 a 时，副线圈匝数增多，则输出电压 U2 增大，R 消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大， 故 I1 增大，所以 A 错 C 对；S 由 a 切换到 b 时，副线圈匝数 减少，则输出电压 U2 减小，I2 减小，B 对；P 向上滑动时，R 减小，I2 增大，

11、由电流与匝数的关系可知，I1 增大，D 错,答案：BC,同类延伸：要用类直流电路动态问题的方法分析变压器动 态变化问题具体思路是：要把副线圈上的电压作为副线圈负 载的电源电动势，根据分析直流电路动态问题的方法分析副线 圈上的电流、电压和功率变化一般分析的思路是： U1U2I2I1 ，P2P1.分析过程中要根据题意分清变量与不 变量，要明确变量之间的相互制约关系，应用变压器的几个决 定关系,【触类旁通】 2(双选，2010 年天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电 压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电 源上，副线圈连接相同的灯泡 L1、L2，电路 中分别接了理想交流电压表 V1、

12、V2 和理想 交流电流表 A1、A2，导线电阻不计，如图,11210 所示当开关 S 闭合后(,),AA1 示数变大，A1 与 A2 示数的比值不变 BA1 示数变大，A1 与 A2 示数的比值变大 CV2 示数变小，V1 与 V2 示数的比值变大 DV2 示数不变，V1 与 V2 示数的比值不变,图 11210,答案：AD,3(双选)理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电 路的匝数可以通过触头 Q 调节，在副线圈输出 端连接了定值电阻 R0 和滑动变阻器 R，在原线 圈上加一电压为 U 的交流电，如图 11211,所示，若(),AQ 位置不变，将 P 向上滑动，U变大 BQ 位置不变，将

13、 P 向上滑动，电流表的读数变小 CP 位置不变，将 Q 向上滑动，电流表的读数变大 DP 位置不变，将 Q 向上滑动，变压器的输入功率不变,图 11211,解析：Q 位置不变时，U 不变，将 P 向上滑动，因电阻 增大，故 I2 减小，电流表的示数减小若 P 位置不变，将 Q 向上滑动，U 增大，I2 增大，电流表的示数增大，变压器的输 入功率增大,答案：BC,热点 3,远距离输电的计算,方法简介：处理远距离输电问题，关键是正确建立并画出 输电流程图，把需要的物理量都标在图中相应的位置上，输电 电流一般为联系各物理量的重要线索，从“输电线”开始，或 从“发电”、或从“用户”开始，把握好各物理

14、量之间的相互 关系；抓住输电的两端电源与用电器、分析一条线输 电线、研究两次电压变换(升压和降压)；然后以升压变压器的 副线圈、输电线、降压变压器的原线圈构成回路，利用电路知 识如欧姆定律等分析三者的电流、电压和功率关系即：,(1)由输电功率和输电电压确定输电线中的电流,(2)计算输电线路的电压损失、功率损失，确定降压变压器,的输入电压、输入功率,(3)计算升压变压器、降压变压器的变压比,【例 4】(双选，2010 年江苏卷)在如图 11212 所示的远 距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器， 发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功,),率的增大，下列说法中正

15、确的有( A.升压变压器的输出电压增大 B.降压变压器的输出电压增大 C.输电线上损耗的功率增大 D.输电线上损耗的功率占总 功率的比例增大,图 11212,答案：CD,同类延伸： 在计算远距离输电问题过程中，计算输电线路 上功率损失和电压损失时需要特别注意，分析和计算时必须用,【触类旁通】 4(2010 年福建卷)中国已投产运行的 1000 kV 特高压输电 是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原采用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为 P.在保持输送电功 率和输电线电阻都不变的条件下，现改用 1000 kV 特高压输电， 若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功

16、率将变为,(,),A.,P 4,B.,P 2,C2P,D4P,解析：本题以高压输电这一生活情境为背景，响应了“两 会”提出的节能减排的建议，考查了用远程高压输电减少能耗 的知识点，具有实际意义由 PUI 可知当输出电压由 500 kV 升高到 1000 kV 时，电路中的电流将减为原来的一半；由 P损,答案：A,易错点,理想变压器的应用,【例题】图 11213 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 660 V，次级线圈 的电阻为 0.2 ，这台变压器供给 100 盏,“220 V,60 W”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 11213,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