变压器电能的输送

1、.变压器电能的输送知 点一、理想 器1 构造 (如 102 1 所示 ) 器由原 圈、副 圈和 合 芯 成2 基本关系U 1n1(1) 关系： U 2n2.(2)功率关系： P 入 P 出I1n2(3) 流关系：只有一个副 圈 ：.I2n1有多个副 圈 ，U1 I1 U2I 2 U3I 3 UnI n.知 点二、 距离 1 程 (如 10 2 2 所示 )图 10 2 22 失(1)U U U(2)U IR3 功率 失(1) P PP (2) PI2R (UP)2R 4 减少 上 能 失的方法L(1)减小 的 阻R 线：由 R 线 知，可采用加大 的横截面 、采用 阻率小的材料做 S(2)减小

2、 中的 流：在 功率一定的情况下，根据 PUI ，要减小 流， 必 提高 1在 站里， 常要用交流 表 网上的 流所用的器材叫 流互感器，如下 所示中，.能正确反映其工作原理的是()【解析】电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少、副线圈的匝数多，监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中【答案】A2.(2012 新课标全国高考 )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10 2 3 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

3、至最大时，负载R 上的功率为 2.0 kW. 设此时原线圈中电流有效值为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 AC240 V 和 5.3 AD 240 V 和 9.1 A【解析】根据理想变压器电压比关系U1n1，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U 2 380 V ，U2n22 103因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P入 P出 9.1 A，选项 B 正 U1I 1，解得 I1 220 A确，选项 A 、 C、 D 错误【答案】B3图 10 2 4 是远距离输电的示意图，下列说法正

4、确的是()A a 是升压变压器， b 是降压变压器B a 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D a 的输出电压等于输电线上损失的电压.【解析】远距离输电先升压，再降压，选项A 正确而 B 错误；由于电线有电压损失，故a 的输出电压等于 b 的输入电压与损失的电压之和，选项C、 D 均错【答案】A4如图10 2 5 所示，一理想变压器的原副线圈匝数比为5 1，正弦交流电源的内阻不计，电阻R1 R2 4 ， R2 消耗的功率为P2 100 W ，则 ()A R1 消耗的功率为100 WB R1、 R2 中的电流之比为15C原线圈两端电压的最大值为100 VD 交流

5、电源的输出功率等于100 W【解析】由变压器的功率关系和R1、R2 中的电流之比为15，R2 中电流为1 A，消耗的功率为4 W ，选项 B 正确， A 错误；副线圈的输出电压为20 V ，原线圈两端电压的有效值为100 V ，最大值为141 V ，交流电源的输出功率等于两电阻消耗功率之和，为104 W ，选项 C、 D错误【答案】B理想变压器基本关系的应用1.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U 、 U、I、 I均为有效值12122 理想变压 器的三个制

6、约关系(1)输入电压 U1决定输出电压 U .2(2)输出电流 I 2 决定输入电流 I 1.(3)输出功率 P2 决定输入功率 P1.例题 1.如图 10 2 6 所示，一理想变压器原线圈的匝数n1 1 100 匝，副线圈的匝数 n2 220 匝，交流电源的电压 u2202sin (100 t) V ， R 为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是 ()A 交流电的频率为100 HzB 电压表的示数为44 VC 电流表 A 1的示数大于电流表A2的示数D 变压器的输入功率大于输出功率【解析】由交流电源的电压u 220 2sin (100 t) V ，可得交流电的频率为50

7、 Hz ，选项 A 错误变压器输入电压为220 V ，由变压公式知变压器输出电压为44 V ，电压表的示数为44 V，选项 B 正确根据变压器电流关系知，电流表A 1 的示数小于电流表A2 的示数，选项C 错误根据理想变压器功率关系知，.变压器的输入功率等于输出功率，选项D 错误【答案】 B【迁移应用】1 (多选 ) 如图10 2 7，理想变压器原副线圈匝数之比为4 1，原线圈接入一电压为u U 0sin t的交流电源，副线圈接一个R 27.5 的负载电阻若 U 0 2202 V, 100 rad/s，则下述结论正确的是 ()A 副线圈中电压表的读数为55 VB 副线圈中输出交流电的周期为1s

8、100C原线圈中电流表的读数为0.5 AD 原线圈中的输入功率为1102 W【解析】副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值n2U0V， A 对副线圈中交流电的U 21 552n周期等于原线圈中交流电源电压的周期T2 1s，B 错原线圈中的电流I I 2n2U2n20.5 A ，C 对原 501nRn11线圈中的输入功率 P U0I 1 110 W， D 错2【答案】AC变压器的动态分析问题含有变压器的动态电路分析，一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系 )；二是要遵循欧姆定律首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判定，具体问题具体分析例题 2.(多选 )如图 10 2

9、8 所示，变压器初级线圈接电压一定的交流电，在下列措施中，能使原线圈所接电流表示数变小的是()A 只将 S1 从 2 拨向 1B 只将 S 从 4 拨向 32C只将 S 从闭合改为断开3D 只将滑动变阻器 R3的滑动触头下移【解析】只将开关 S1 从 2 拨向 1 时，原线圈的匝数变少，根据电压与匝数成正比，副线圈上的电压增大，则副线圈上的电流增大，所以原线圈上的电流也增大，故A 错误；只将S2 从 4 拨向 3 时，副线圈的匝数减少，则副线圈上的电压减小，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故B 正确；只将 S3 从闭合改为断开时，副线圈上的电阻增大，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故C 正

10、确；只将滑动变阻器R3 滑动触头下移时，副线圈的电阻减小，则电流增大，原线圈的电流也增大，故D 错误【答案】BC【迁移应用】.2(多选 )(2013 广东省中山市期末)用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题如图 10 29，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1 和 L 2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S 闭合时，以下说法正确的是()A 灯泡 L1 两端的电压减小B 电阻 R 两端的电压增大C副线圈输出电压减小D 原线圈输入功率减小【解析】当开关 S 闭合时，输电线上电流增大，电阻R 两端的电压增大，灯泡L 1 两端的电压减小，选

11、项 A 、 B 正确副线圈输出电压不变，原线圈输入功率增大，选项C、 D 错误【答案】AB远距离输电问题1.输电线路的特点和组成为了减少远距离输电过程中的电能损失，一般采用高压输电的模式，先用升压变压器将电压升高，将电输送到用电区后，再用降压变压器将高电压变成用电器所需的电压值，如图 10 2 10 为输电过程的示意图图 10 2102 输电过程的电压关系和功率关系(1)输电过程的电压关系.(2)输电过程功率的关系例题 3.学校有一台应急备用发电机，内阻为 r 1 ，升压变压器匝数比为1 4，降压变压器的匝数比为 4 1，输电线的总电阻为R 4 ，全校 22 个教室，每个教室用“220 V40

12、 W ”的灯 6 盏，要求所有灯都正常发光，如图102 11 所示，求：(1)发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？(3)输电线上损耗的电功率多大？【解析】(1)所有灯都正常工作的总功率为：226 40 W 5 280W.用电器总电流为I 2P 5 2802A 24 A. U 2220I 输电线上的电流2 6 A.I I I 41R2降压变压器上U 2 4U2 880 V.输电线上的电压损失为U R I RR 24 V.因此升压变压器的输出电压为U1 UR U2 904 V.U 1输入电压为U14 226 V.输入电流为I1 4I 1 24 A.所以发电机的输出功率为P 出 U1I1

13、 5 424 W.(2)发电机的电动势 E U 1I 1r 250 V.(3)输电线上损耗的电功率P I2R 144 W.RR【答案】 (1)5 424W(2)250 V(3)144 W【迁移应用】3 (多选 ) 某小型水电站的电能输送示意图如图10 2 12 所示，发电机的输出电压为220 V ，输电线总电阻为 r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原副线圈匝数分别为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 ()图 10 212A. n1 n4 n2 n3B 通过升压变压器原、副线圈电流的频率不同C升压变压器的输出功率大于降压变压器的

14、输入功率D 若 n2 增大，则输电线上损失的电压减小【解析】要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，n1 n4，选项 A 错误；通过升压变压器原、副n2n3线圈电流的频率相同，选项B 错误；由于输电线发热损失，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，选项C 正确若n2 增大，则输电线上电流减小，损失的电压减小，选项D 正确.【答案】CD失分点：交变电流和变压器综合分析不准确例题(2011 福建高考 )图 10 2 13 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1 n2 5 1，电阻 R20 ，L 、L2为规格相同的两只小灯泡，S 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11

15、t 的变化关系如图乙所示现将S 接 1、 S 闭合，此时 L正常发光下列说法正确的是 ()122A 输入电压u 的表达式u 202sin(50 t)VB 只断开S2 后， L 1、 L 2 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【失误原因分析】(1)不能根据图象信息正确得到瞬时值表达式(2)含变压器的交变电路的动态分析出现失误【解析】由图乙知周期为0.02 s，因此输入电压的表达式为u 202sin(100 t) V ，A 错；只断开 S2，L、 L两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B 错；只断开 S ，负载电阻变大，功率变小，C 错；1222U 入1U出和0.8 W ，故选 D.1换接到 2 后，据P R n 得 R 消耗的功率为SU出n2【答案】D【即学即用】(2012 建高考福)如图 10 2 14 所示，理想变压器原线圈输入电压uU msin t，副线圈电路中R0为定值电阻， R 是滑动变阻器 V 1 和 V 2 是理想交流电压表， 示数分别用 U1 和 U2 表示；A 1 和 A 2是理想交流电流表，示数分别用I