第4節(jié)理想變壓器電能的輸送,知識梳理,考點自診,1.理想變壓器 (1)構(gòu)造:如圖所示,變壓器是由 閉合鐵芯和繞在鐵芯上的 兩個線圈組成的。 原線圈:與交流電源連接的線圈,也叫 初級線圈。 副線圈:與 負(fù)載連接的線圈,也叫 次級線圈。 (2)原理:利用電磁感應(yīng)的 互感現(xiàn)象。 (3)基本關(guān)系式 功率關(guān)系: P入=P出;,有多個副線圈時,n1I1=n2I2+n3I3+nnIn。,知識梳理,考點自診,(4)常用的變壓器 自耦變壓器調(diào)壓變壓器。,知識梳理,考點自診,2.遠(yuǎn)距離輸電 (1)輸電過程如圖所示 (2)輸電導(dǎo)線上的能量損失 主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的,表達式為Q= I2Rt。 (3)電壓損失 U=U-U;U= IR。 (4)功率損失,知識梳理,考點自診,1.判斷下列說法的正誤。 (1)變壓器能改變交變電流的電壓,不能改變交變電流的頻率。() (2)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時,副線圈兩端無電壓。() (3)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時,原線圈輸入的電流隨之減小。() (4)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積不利于減少輸電過程中的電能損失。() (5)高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗。() (6)在輸送電壓一定時,輸送的電功率越大,輸電過程中的電能損失越大。(),答案,知識梳理,考點自診,2.(多選) (2018廣西靈山月考)如圖所示,原、副線圈匝數(shù)比為21的理想變壓器正常工作時 () A.原、副線圈磁通量之比為21 B.原、副線圈電流之比為12 C.輸入功率和輸出功率之比為11 D.原、副線圈磁通量變化率之比為11,答案,解析,知識梳理,考點自診,3.(2018廣東汕頭期末)遠(yuǎn)距離輸電時,在輸送電功率不變的條件下() A.只有增大導(dǎo)線的電阻,才能減小電流,提高輸電效率 B.提高輸電電壓,能減小電流,提高輸電效率 C.提高輸電電壓勢必增大輸電導(dǎo)線上的能量損耗 D.提高輸電電壓勢必增大輸電導(dǎo)線上的電流,答案,解析,知識梳理,考點自診,4.(2018山東菏澤期末)如圖所示的調(diào)壓器,滑動觸頭P和Q都可以調(diào)節(jié),在輸入交變電壓一定的條件下,要使輸出電壓增大,輸入電流增大,下列做法正確的是() A.Q不動,P向下移動 B.Q不動,P向上移動 C.P不動,Q向上移動 D.P不動,Q向下移動,A,知識梳理,考點自診,命題點一,命題點二,命題點三,理想變壓器原、副線圈關(guān)系的應(yīng)用,命題點一,命題點二,命題點三,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,思維點撥根據(jù)公式Em=nBS分析電動機產(chǎn)生的交流電的最大值以及有效值、頻率的變化情況;根據(jù) 判斷原副線圈中電流電壓的變化情況,根據(jù)副線圈中功率的變化判斷原線圈中功率的變化。 本題考查了交變電流最大值,有效值,頻率,變壓器等;需要知道交流電路中電表的示數(shù)為有效值,副線圈消耗的功率決定了原線圈的輸入功率.主要考查物理概念和科學(xué)思維等核心素養(yǎng)。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 1.(多選)(2016全國卷)如圖,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時,兩燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是() A.原、副線圈匝數(shù)比為91 B.原、副線圈匝數(shù)比為19 C.此時a和b的電功率之比為91 D.此時a和b的電功率之比為19,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,2.(2017北京卷)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=220 sin 100t(V)的交流電源上,副線圈接有R=55 的負(fù)載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為21,電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是(),D.副線圈輸出交變電流的周期為50 s,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,理想變壓器的動態(tài)分析 1.匝數(shù)比不變(如圖甲所示),命題點一,命題點二,命題點三,命題點一,命題點二,命題點三,2.負(fù)載電阻不變(如圖乙所示),乙,(2)R不變,U2變化,I2發(fā)生變化。,(3)根據(jù)P2= 和P1=P2,可以判斷P2變化時,P1發(fā)生變化,U1不變時,I1發(fā)生變化。,命題點一,命題點二,命題點三,典例2(2016天津卷)如圖所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是() A.當(dāng)滑動變阻器的滑片P向上滑動時,R1消耗的功率變大 B.當(dāng)滑動變阻器的滑片P向上滑動時,電壓表V示數(shù)變大 C.當(dāng)滑動變阻器的滑片P向上滑動時,電流表A1示數(shù)變大 D.若閉合開關(guān)S,則電流表A1示數(shù)變大,A2示數(shù)變大,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,分析有關(guān)理想變壓器動態(tài)問題的一般思路 分析理想變壓器的動態(tài)問題,關(guān)鍵是抓住不變量,以不變量為基礎(chǔ),根據(jù)變化量引起的現(xiàn)象由歐姆定律分析電流、電壓等各量的變化。分析動態(tài)問題的一般思路如下:,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 3.(2018四川自貢一診)如圖所示,M是一個小型理想變壓器,原、副線圈匝數(shù)之比n1n2=101,接線柱a、b接一正弦交變電源,輸出電壓u=311sin 100t(V)。變壓器右側(cè)部分為一火警系統(tǒng)原理圖,其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器(電阻隨溫度升高而減小),R1為一定值電阻。下列說法正確的是() A.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時,電阻R1的功率變小 B.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時,電壓表V2的示數(shù)變大 C.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時,電流表A的示數(shù)變小 D.電壓表V1示數(shù)為22 V,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,4.(2018江蘇鎮(zhèn)江三模)如圖所示,一理想變壓器的原線圈接有電壓為U的交變電流,副線圈接有電阻R1、光敏電阻R2(阻值隨光照增強而減小),開關(guān)K開始時處于閉合狀態(tài),下列說法正確的是() A.當(dāng)光照變?nèi)鯐r,變壓器的輸入功率增加 B.當(dāng)滑動觸頭P向下滑動時,電阻R1消耗的功率增加 C.當(dāng)開關(guān)K由閉合到斷開,原線圈中電流變大 D.當(dāng)U增大時,副線圈中電流變小,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,遠(yuǎn)距離輸電 遠(yuǎn)距離輸電問題的“三二一” 1.三個回路(如圖),在回路2中,U2=U+U3,I2=I線=I3。,命題點一,命題點二,命題點三,2.兩個聯(lián)系 (1)理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2,由變壓器原理可得:線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間的關(guān)系是,(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3,由變壓器原理可得:線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間的關(guān)系是,3.一個守恒 能量守恒關(guān)系式P1=P損+P4。,命題點一,命題點二,命題點三,典例3(2018河北邯鄲期末)一臺發(fā)電機最大輸出功率為8 000 kW,電壓為4 000 V,經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻R=2 k,到目的地經(jīng)變壓器T2降壓,負(fù)載為多個正常發(fā)光的燈泡,每個燈泡額定電壓220 V,額定功率72 W,若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%,變壓器T1和T2的耗損可忽略,發(fā)電機處于滿負(fù)荷工作狀態(tài),求: (1)變壓器T1和T2的匝數(shù)比分別為多少; (2)發(fā)電機處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)時可供多少盞燈泡正常發(fā)光。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點一,命題點二,命題點三,命題點一,命題點二,命題點三,思維點撥(1)根據(jù)輸入功率求出輸入電流,根據(jù)損失功率求出輸出電流,從而求出變壓器T1的匝數(shù)比,根據(jù)變壓比求出升變壓器的輸出電壓,再求出輸電線上的電壓損失,進而降壓變壓器的輸入電壓,即可得到降壓變壓器的匝數(shù)比; (2)由于降壓變壓器的負(fù)載能正常工作,求出用戶得到的功率,從而確定可供多少盞燈泡正常發(fā)光。,命題點一,命題點二,命題點三,輸電線路功率損失的四種計算方法 (1)輸送功率是指升壓變壓器輸出的功率,損失功率是指由于輸電線發(fā)熱而消耗的功率。兩者關(guān)系是P損=P-P(P為輸送功率,P為用戶所得功率)。,(4)P損=UI線。,用,其原因是在一般情況下,U不易求出,且易將U和U輸出相混而造成錯誤。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 5.(多選)(2018天津河西二模)如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)之比為n1n2=110,在T1的原線圈兩端接入一正弦交流電,輸電線的總電阻為2r=2 ,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為n3n4=101,若T2的“用電設(shè)備”兩端的電壓為U4=200 V且“用電設(shè)備”消耗的電功率為10 kW,不考慮其他因素的影響,則(),命題點一,命題點二,命題點三,A.T1的副線圈兩端電壓的最大值為2 010 V B.T2的原線圈兩端的電壓為2 000 V C.輸電線上損失的電功率為50 W D.T1的原線圈輸入的電功率為10.1 kW,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,6.(多選)(2018寧夏興慶四模)如圖所示,為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T1的原、副線圈的匝數(shù)比為k1,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比為k2,升壓變壓器原線圈兩端接入一電壓U=Umsin t的交流電源,用電設(shè)備的總電阻為R(可視為純電阻),輸電線總電阻為2r,若用戶消耗的功率為P,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電壓U和用戶獲得的電壓U分別為(),命題點一,命題點二,命題點三,答案,解析,三種特殊的變壓器 1.自耦變壓器 自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)只有一個線圈,將其中的一部分作為另一個線圈,當(dāng)交流電源接不同的端點時,它既可以用來升壓也可以用來降壓,理想變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器均適用,如圖所示。,2.互感器,3.多個副線圈變壓器 遇到具有兩個(或兩個以上)副線圈的變壓器問題時,應(yīng)注意三個關(guān)系:,(2)電流關(guān)系:n1I1=n2I2+n3I3+ (3)功率關(guān)系:P1=P2+P3+,典例(2016江蘇卷)一自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈,將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動觸頭取該線圈的一部分,接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時,c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中() A.U2U1,U2降低B.U2U1,U2升高 C.U2<U1,U2降低D.U2<U1,U2升高,答案,解析,思維點撥深層理解命題意圖:本題主要考查變壓器的相關(guān)知識,意在考查學(xué)生對自耦變壓器結(jié)構(gòu)的理解以及應(yīng)用理想變壓器的規(guī)律分析問題的能力。分析時要分清原線圈與副線圈及滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)至N點過程中原線圈與副線圈匝數(shù)的變化,難度適中。,本題屬于自耦變壓器,自耦變壓器的原理和普通的理想變壓器的原理是相同的,電壓與匝數(shù)成正比,電流與匝數(shù)成反比,根據(jù)基本的規(guī)律分析即可。考生在平時復(fù)習(xí)時要熟悉各類基本模型特點,深刻理解對應(yīng)的物理規(guī)律,方能在高考時勝人一籌。,即學(xué)即練 1.(多選)(2018山西太原三模)某50 Hz的鉗形電流表的工作原理如圖所示。當(dāng)通有交流電的導(dǎo)線從環(huán)形鐵芯的中間穿過時,與繞在鐵芯上的線圈相連的電表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。不考慮鐵芯的漏磁及各種能量損耗,已知n2=1 000,當(dāng)用該表測50 Hz交流電時(),A.電流表G中通過的是交流電流 B.若G中通過的電流為50 mA,則導(dǎo)線中的被測電流為50 A C.若導(dǎo)線中通過的是10 A矩形脈沖交流電,G中通過的電流是10 mA D.當(dāng)用該表測量400 Hz的電流時,測量值比真實值偏小,答案,解析,2.(多選)(2018湖南永州一模)如圖所示,在某一輸電線路的起始端接入兩個互感器,原、副線圈的匝數(shù)比分別為1001和1100,圖中a、b表示電壓表或電流表,已知電壓表的示數(shù)為22 V,電流表的示數(shù)為1 A,則() A.a為電流表,b為電壓表B.a為電壓表,b為電流表 C.線路輸送電功率是220 kWD.輸電線路總電阻為22 ,答案,解析,3.(多選)(2018山西太原模擬)如圖所示,理想變壓器的原線圈接u=U0cos 100t的交變電流,副線圈接有可調(diào)電阻R,觸頭P與線圈始終接觸良好,下列判斷正確的是(),A.交變電流的頻率為50 Hz B.若僅將觸頭P向A端滑動,則電阻R消耗的電功率增大 C.若僅使電阻R增大,則原線圈的輸入電功率增大 D.若使電阻R增大的同時,將觸頭P向B端滑動,則通過原線圈的電流一定減小,答案,解析,