【红对勾】2012高考物理 变压器 电能的输送课件

1、课时2变压器电能的输送,知识点一变压器 知识回顾 1变压器的构造：如图1；变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的 (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫 线圈 (2)副线圈：与 连接的线圈，也叫 线圈,闭合铁芯,两个线圈,初级,负载,次级,图1,2变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的 、 在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化变化的磁场在副线圈中产生 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 是变压器工作的基础 3理想变压器：没有 的变压器，即 功率等于 功率 4理想变压器电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比等于两个线圈的 之比，即 .,大小,方向,感应电动势

2、,互感现象,能量损失,输入,输出,匝数,思考：变压器能否改变恒定电流的电压？能否改变交流电的频率？ (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,要点深化 理想变压器原、副线圈基本量的关系,基础自测 如图2所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则(),图2,答案：C,知识点二电能的输送 知识回顾 1输电导线上的能量损失：主要

3、是由输送线路电阻发热产生的，表达式为 . 2减小输电线路上的损耗的方法： (1)减小输送电路的 ； (2)减小输送电路的 ,QI2Rt,电阻,电流,3高压输电的原理： 由输送功率PUI，其中U为 ，I为 ，因而可以提高 ，以减小 ，则线路上的损耗P损I2R可大幅度减小，这是行之有效的办法,输送电压,输送电流,输送电压U,输送电流I,要点深化 关于高压输电问题的分析 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远距离高压输电的几个基本关系(以图3为例)：,图3,基础自测 发电厂输出的交流电压为2.2万伏，输送

4、功率为2.2106 W， 现在用户处安装一降压变压器，用户的电压为220 V，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 ，求： (1)输电导线上损失的电功率； (2)变压器原、副线圈匝数之比,答案：(1)2.2105 W(2)901,题型一理想变压器基本关系的应用 例1一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100 的负载电阻，如图4所示,图4,(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为多少？电流表示数为多少？ (2)当原线圈接在220 V交变电源上时，电压表示数为多少？电流表示数为多少？此时输入功率为多大？变压器效率为多大(电表均为理想电表)? 分析变压器的工作原

5、理是利用互感现象，只能改变交变电流和电压，对于直流电不能改变，对理想变压器有，P1P2, I1n1I2n2.,解析(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零,答案(1)00(2)44 V0.44 A19.36 W100%,题后反思 理想变压器无能量损失，输入功率等于输出功率，输出电压由输入电压和匝数比决定，与用电器的电阻及变压器有无其它副线圈无关,变式11(2009四川高考)如图5甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R120 ，R230 ，C为电容器已知通过R1的正弦交流电

6、如图5乙所示，则() 图5,答案：C,题型二理想变压器的动态分析 例2如图6所示，理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源，通过单刀双掷开关S可改变变压器初级线圈匝数(图中电压表及电流表皆为理想电表)，则下列说法中正确的是(),图6,A当滑片c向b端移动时，变压器输入功率变大 B当滑片c向a端移动时，电流表A1的示数将减小，电压表V的示数不变 C当滑片c向b端移动时，电流表A2的示数将变大，电压表V的示数也变大 D滑片c不动，将开关S由1掷向2时，三个电表A1、A2、V的示数都变大,答案D,题后反思 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I

7、1、I2，功率P1、P2随匝数比变化而变化 (2)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U2由U1和匝数比决定；I2由U2和负载电阻决定；I1由I2和匝数比决定,变式21(2010全国卷)图7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，直至白炽灯泡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

8、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(),图7,答案：BC,题型三电能的输送 例3某发电厂发电机的输出功率P100 kW，发电机端电压U250 V，向远处送电的输电线的总电阻R8 .要使传输电线上的功率损失不超过输送功率的5%，用户得到的电压又正好是220 V，那么： (1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图 (2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比,解析(1)只要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图8所示：,图 8,答案(1)如图8所示 (2)升压116；降压19011,题后反思 求解远距离输

9、电的关键是： (1)熟悉“交流发电机升压变压器输电线降压变压器用户”这一过程，并画出这一过程的示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上 (2)利用逆算法解决电能的输送问题时往往比较方便，方法是先从负载的功率算起，一直倒推到升压变压器的输入端,变式31(2010浙江高考)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3106kW，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2.0105 A B输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kW D输电线上损失的功率为PU2/r，U为输

10、电电压，r为输电线的电阻,答案：B,图9,答案：AC,2一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2115，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图10所示副线圈仅接入一个10 的电阻，则(),图10,答案：D,3一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时() AI1减小，P1增大BI1减小，P1减小 CI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大 解析：理想变压器(副线圈上电压不变)当负载电阻R增大时电流I2减小，由P2U2I2可知，功率P2也减小，所以B正确 答案：B,4(2009山东高考)某小型水电站的电能输送示意图如图11，发电机的输出电压为200 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(),