習(xí)題課4變壓器的應(yīng)用及遠(yuǎn)距離輸電問題學(xué)習(xí)目標(biāo)1.進(jìn)一步理解變壓器的原理及規(guī)律.2.熟練應(yīng)用變壓器原、副線圈的決定因素解決動(dòng)態(tài)分析問題.3.熟悉遠(yuǎn)距離輸電中的各物理量關(guān)系和損耗問題，熟練解決遠(yuǎn)距離高壓輸電中的實(shí)際問題,理想變壓器的規(guī)律分析【例1】如圖所示，為了浴室用電安全，某同學(xué)用理想變壓器給浴室降壓供電，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為51，原線圈輸入交變電壓u311sin 100t(V)，已知照明燈額定功率為44 W，排氣扇電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為1 ，電流表示數(shù)為2 A，各用電器均正常工作，電表均為理想表則()A電壓表示數(shù)為62 VB變壓器的輸入功率為186 WC排氣扇輸出功率為43 WD保險(xiǎn)絲熔斷電流不得低于2 AC變壓器輸入交變電壓u311sin 100t(V)，有效值U220 V，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為51，所以副線圈電壓U244 V，故A錯(cuò)誤；電流表示數(shù)為2 A，所以輸出功率P44×2 W88 W，所以變壓器的輸入功率為88 W，故B錯(cuò)誤；照明燈的電流IL A1 A；則排氣扇的電流為I22 A1 A1 A, 則排氣扇輸出功率為PU2I2I2r44×112×1 W43 W，故C正確；變壓器的初級(jí)電流為I1I A0.4 A，故保險(xiǎn)絲熔斷電流不得低于0.4 A，故D錯(cuò)誤(1)功率關(guān)系：P入P出(2)電壓關(guān)系：.(3)電流關(guān)系：若只有一個(gè)副線圈.若有多組副線圈n1I1n2I2n3I3.(4)變壓器不改變頻率1如圖所示，變壓器的輸入電壓U1一定，原線圈匝數(shù)為n1，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別是n2和n3.當(dāng)把電熱器接a、b，讓c、d空載時(shí)，電流表讀數(shù)是I1；當(dāng)把同一電熱器接c、d，而a、b空載時(shí)，電流表讀數(shù)是I1，則I1I1等于()An2n3Bn3n2Cnn DnnC由電壓比知，由P2P1知，當(dāng)電熱器接a、b，讓c、d空載時(shí)，有I1U1；當(dāng)把同一電熱器接c、d而a、b空載時(shí)，有I1U1，所以I1I1UUnn.理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析【例2】(多選)如圖所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合開關(guān)S，下列說法正確的是()AP向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮BP向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變CP向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小DP向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大思路點(diǎn)撥：P的滑動(dòng)不影響U2.P向上滑，負(fù)載電阻減小，反之增加BD由于理想變壓器輸入電壓U1不變，原、副線圈匝數(shù)不變，所以輸出電壓U2也不變，燈L亮度不隨P的滑動(dòng)而改變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，負(fù)載總電阻R總減小，由I2知，通過副線圈的電流I2增大，輸出功率P2U2I2增大，再由知輸入電流I1也增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電流和電壓如何變化的判斷，先要由判斷U2是否變化，再根據(jù)U2及負(fù)載電阻的變化，由歐姆定律確定副線圈中的電流I2的變化，最后再由P入P出判斷原線圈中電流的變化2如圖甲所示的電路中，一理想變壓器原線圈兩端接電源，電壓按如圖乙所示的規(guī)律變化，已知原、副線圈匝數(shù)比為n1n2111，變壓器副線圈所接的電路中R1為定值電阻，R3為光敏電阻(電阻隨光照強(qiáng)度的增加而減小)，則下列說法中正確的是()甲乙A當(dāng)R2受光照時(shí)，電流表的示數(shù)變小B當(dāng)R2受光照時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變大C當(dāng)R2受光照時(shí)，電壓表V1的示數(shù)不變D電壓表V1示數(shù)為20 VC當(dāng)R2受光照時(shí)電阻減小，副線圈的電流變大，所以原線圈的電流也要增大，電流表A的示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；R1的電壓要增大，由于副線圈的總電壓不變，所以R2的電壓就要減小，電壓表V2的示數(shù)變小，則B錯(cuò)誤，C正確；由題圖乙可知，輸入電壓的有效值為220 V，變壓器線圈的電壓與匝數(shù)成正比，由此可得副線圈的電壓為20 V，電壓表V1測(cè)的是副線圈的電壓，故D錯(cuò)誤,遠(yuǎn)距離輸電的損耗問題【例3】某發(fā)電廠引進(jìn)秸稈焚燒發(fā)電機(jī)設(shè)備，該發(fā)電機(jī)輸出功率為40 kW，輸出電壓為400 V，用變壓比(原、副線圈匝數(shù)比)為n1n215的變壓器升壓后向某小區(qū)供電，輸電線的總電阻為r5 ，電能到達(dá)該小區(qū)后再用變壓器降為220 V.(1)畫出輸電過程的電路示意圖；(2)求輸電線上損失的電功率；(3)求降壓變壓器的變壓比n3n4.思路點(diǎn)撥：由PU2I2及P損Ir計(jì)算電功率損失由U3U2I2r及n3n4U3U4計(jì)算n3n4.解析(1)輸電過程的電路示意圖如圖所示(2)因?yàn)檩旊婋妷篣2U1×400 V2 000 V因?yàn)镻輸U(kuò)2I解得輸電電流I20 A輸電線上損失的功率P損I2r(20 A)2×5 2 000 W.(3)輸電線上損失的電壓U損Ir20 A×5 100 V降壓變壓器的輸入電壓U3U2U損2 000 V100 V1 900 V降壓變壓器的變壓比.答案(1)見解析圖(2)2 000 W(3)9511(1)分析遠(yuǎn)距離輸電的思路對(duì)高壓輸電問題應(yīng)按“發(fā)電機(jī)升壓變壓器遠(yuǎn)距離輸電線降壓變壓器用電器”，或從用電器到發(fā)電機(jī)一步一步地進(jìn)行分析(2)遠(yuǎn)距離輸電問題的四個(gè)關(guān)鍵畫出一個(gè)模型遠(yuǎn)距離輸電模型抓住輸電的兩端發(fā)電機(jī)和用電器分析一條線輸電線研究?jī)纱坞妷鹤儞Q升壓和降壓(3)注意各物理量的對(duì)應(yīng)，防止張冠李戴而出錯(cuò)3(多選)在圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法正確的有()A升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大CD匝數(shù)比和輸入電壓U1不變，由U1U2n1n2可知，輸出電壓U2不變，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；因P變大，I，則I變大，又U損IR，故U損變大，U3U2U損，因此降壓變壓器的輸入電壓U3變小，而降壓變壓器的匝數(shù)比不變，故降壓變壓器的輸出電壓U4變小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由P損2R可知，因U2不變、P變大，所以P損變大，故C項(xiàng)正確；因U2不變、P變大，由可知，變大，故D項(xiàng)正確1一發(fā)電站的輸出功率為4 400 kW，現(xiàn)采用110 kV的高壓輸電，若要使輸電效率不低于90%，則輸電線的電阻不能大于 ()A68.75 B275 C137.5 D200 B根據(jù)輸電效率可知，輸電線損失的電功率不得超過PmaxP×(190%) kW440 kW，根據(jù)PUI可知，輸電電流為I40 A，又PmaxI2Rmax，所以輸電線電阻不能大于Rmax275 ，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤2(多選)某電站用11 kV交變電壓輸電，輸送功率一定，輸電線的電阻為R，現(xiàn)若用變壓器將電壓升高到220 kV送電，下面說法正確的是()A因I，所以輸電線上的電流增為原來的20倍B因I，所以輸電線上的電流減為原來的C因P，所以輸電線上損失的功率為原來的400倍D若要使輸電線上損失的功率不變，可將輸電線的直徑減為原來的BD電壓提高了20倍，由公式I可知，電流將是原來的，選項(xiàng)B正確再由電阻定律R，得P損2·，在功率損失不變的情況下，輸送電壓與導(dǎo)線橫截面積的平方根成反比，從而得出選項(xiàng)D正確3.如圖所示，理想變壓器的原線圈匝數(shù)n11 600匝，副線圈匝數(shù)n2800匝，交流電源的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值 e220sin(100t) V，交流電表A和V的內(nèi)阻對(duì)電路的影響可忽略不計(jì)則()A當(dāng)可變電阻R的阻值為110 時(shí)，變壓器的輸入功率為110 WB當(dāng)可變電阻R的阻值為110 時(shí)，電流表的示數(shù)為2 AC當(dāng)可變電阻R的阻值增大時(shí)，電壓表的示數(shù)增大D通過可變電阻R的交變電流的頻率為100 HzA由可知，副線圈的電壓瞬時(shí)值U110 sin(100t) V，故可變電阻R的阻值為110 時(shí)，可變電阻消耗的功率為P，則變壓器的輸入功率為110 W，A正確；電流表示數(shù)為電流的有效值，經(jīng)計(jì)算可知應(yīng)為0.5 A，B錯(cuò)誤；由于原、副線圈的匝數(shù)比確定，則副線圈電壓恒定，C錯(cuò)誤；變壓器并不改變電流的頻率，原線圈中電流的頻率為50 Hz，故副線圈中電流的頻率為50 Hz，D錯(cuò)誤- 6 -