第2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:與負載連接的線圈,也叫次級線圈。(2)原理:利用電磁感應的互感現(xiàn)象。(3)基本關系式功率關系: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壓變壓器。,知識梳理,考點自診,2.遠距離輸電(1)輸電過程如圖所示(2)輸電導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.(多選)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21B.原、副線圈電流之比為12C.輸入功率和輸出功率之比為11D.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,2.(多選)理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1n2=101,原線圈兩端接交流電源,則()A.原、副線圈中電流頻率之比f1f2=101B.原、副線圈兩端電壓之比為U1U2=101C.原、副線圈內(nèi)電流之比I1I2=110D.變壓器輸入和輸出功率之比P1P2=101,答案,解析,知識梳理,考點自診,3.遠距離輸電時,在輸送電功率不變的條件下()A.只有增大導線的電阻,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線上的能量損耗D.提高輸電電壓勢必增大輸電導線上的電流,答案,解析,知識梳理,考點自診,4.(2017河南頂級名校摸底)如圖所示,一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2=115。原線圈與正弦式交流電源連接,輸入電壓u=220sin100tV。副線圈接入電阻的阻值R=100。則()A.通過電阻的電流是2AB.交變電流的頻率是100HzC.與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100VD.變壓器的輸入功率是484W,答案,解析,知識梳理,考點自診,5.下圖為遠距離輸電的電路原理圖,下列判斷正確的是()A.U1>U2B.U2=U3C.I4I2,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,理想變壓器原、副線圈關系的應用,命題點一,命題點二,命題點三,例1(2016全國卷)一含有理想變壓器的電路如圖所示,圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3、1和4,A為理想交流電流表,U為正弦交流電源,輸出電壓的有效值恒定。當開關S斷開時,電流表的示數(shù)為I;當S閉合時,電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A.2B.3C.4D.5,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,思維點撥該題的特點:變壓器的原線圈與電阻串聯(lián)后接入交流電壓,變壓器輸入電壓為U與電阻R1兩端電壓的差值。,處理變壓器的原線圈與電阻串聯(lián)后接入交流電壓問題的思路1.要注意明確電路結構,知道開關通斷時電路的連接方式。2.明確輸入電壓與總電壓之間的關系。3.根據(jù)電壓之比等于匝數(shù)之比、電流之比等于匝數(shù)的反比列式。,命題點一,命題點二,命題點三,即學即練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91B.原、副線圈匝數(shù)比為19C.此時a和b的電功率之比為91D.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=220sin100t(V)的交流電源上,副線圈接有R=55的負載電阻,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50s,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),(3)I2變化引起P2變化,根據(jù)P1=P2,可以判斷P1的變化情況。,命題點一,命題點二,命題點三,2.負載電阻不變(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,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.當滑動變阻器的滑片P向上滑動時,R1消耗的功率變大B.當滑動變阻器的滑片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,關鍵是抓住不變量,以不變量為基礎,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,即學即練3.(2016四川卷)如圖所示,接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電,如果將原、副線圈減少相同匝數(shù),其他條件不變,則()A.小燈泡變亮B.小燈泡變暗C.原、副線圈兩端電壓的比值不變D.通過原、副線圈電流的比值不變,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,4.(2017山東煙臺期末)如圖所示的交流電路中,理想變壓器輸入正弦式交變電流,各交流電表均為理想電表。當滑動變阻器R的滑片向上滑動時()A.燈泡L變亮B.電流表的示數(shù)變大C.電壓表的示數(shù)變小D.變壓器的輸入功率不變,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,含有變壓器的動態(tài)電路問題的解題思路,命題點一,命題點二,命題點三,遠距離輸電遠距離輸電問題的“三二一”1.理清三個回路(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.抓住兩個聯(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)中各個量間的關系是,3.掌握一個守恒能量守恒關系式P1=P損+P4。,命題點一,命題點二,命題點三,例3(多選)一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW,電壓為4000V,經(jīng)變壓器T1升壓后向遠方輸電。輸電線路總電阻R=1k。到目的地經(jīng)變壓器T2降壓,負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220V、60W)。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的損耗可忽略,發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài),則()A.變壓器T1原、副線圈電流分別為103A和20AB.變壓器T2原、副線圈電壓分別為1.8105V和220VC.變壓器T1和T2的變壓比分別為150和401D.有6104盞燈泡(220V60W)正常發(fā)光,ABD,命題點一,命題點二,命題點三,解析:輸電原理示意圖如圖所示。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點一,命題點二,命題點三,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。兩者關系是P損=P-P(P為輸送功率,P為用戶所得功率)。,命題點一,命題點二,命題點三,(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,即學即練5.如圖為遠距離輸電示意圖,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)分別為n1、n2,在T1的原線圈兩端接入一電壓u=Umsint的交流電源,若輸送電功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率為(),答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,6.(2017重慶期中)如圖為某小型水電站的電能輸送示意圖,發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。已知輸電線總電阻R=10,升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)之比為15,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41,副線圈與純電阻組成閉合電路,用電器電阻R0=11。若T1、T2均為理想變壓器,T2的副線圈兩端電壓表達式為u=220sin100tV。求:,(1)用戶端的用電電流I3和輸電電流I2。(2)輸電線上損耗的電壓U和損耗的功率P。(3)發(fā)電機的輸出電壓U1和輸出功率P1。,命題點一,命題點二,命題點三,答案:(1)用戶端的用電電流I3為20A,輸電電流I2為5A。(2)輸電線上損耗的電壓U為50V,損耗的功率P為250W。(3)發(fā)電機的輸出電壓U1為186V,輸出功率P1為4650W,解析:(1)根據(jù)副線圈兩端電壓表達式可知,用戶得到的有效電壓U3=220V,命題點一,命題點二,命題點三,代入數(shù)據(jù)解得U1=186V根據(jù)能量守恒,P1=P2=U2I2=9305W=4650W。,模型建立,典例示范,變式訓練,三種特殊的變壓器1.自耦變壓器自耦變壓器(又稱調壓器)只有一個線圈,將其中的一部分作為另一個線圈,當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系對自耦變壓器均適用,如圖所示。,模型建立,典例示范,變式訓練,2.互感器,模型建立,典例示范,變式訓練,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,應注意三個關系:,(2)電流關系:n1I1=n2I2+n3I3+(3)功率關系:P1=P2+P3+,模型建立,典例示范,變式訓練,例題(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點順時針旋轉到N點的過程中()A.U2>U1,U2降低B.U2>U1,U2升高C.U2<U1,U2降低D.U2<U1,U2升高,答案,解析,模型建立,典例示范,變式訓練,命題分析深層理解命題意圖:本題主要考查變壓器的相關知識,意在考查學生對自耦變壓器結構的理解以及應用理想變壓器的規(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點順時針旋轉至N點過程中原線圈與副線圈匝數(shù)的變化,難度適中?？偨Y提升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?？忌谄綍r復習時要熟悉各類基本模型特點,深刻理解對應的物理規(guī)律,方能在高考時勝人一籌。,模型建立,典例示范,變式訓練,1.(2017江蘇宿遷沭陽中學期末)如圖所示,電壓互感器、電流互感器可看成理想變壓器,已知電壓互感器原、副線圈匝數(shù)比是10001,電流互感器原、副線圈匝數(shù)比是1200,電壓表讀數(shù)是200V,電流表讀數(shù)是1.5A,則交流電路輸送電能的功率是()A.3102WB.6104WC.3105WD.6107W,答案,解析,模型建立,典例示范,變式訓練,2.(多選)(2017江蘇四市聯(lián)考)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22V,電流表的示數(shù)為1A,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220kWD.輸電線路總電阻為22,答案,解析,模型建立,典例示范,變式訓練,3.如圖所示,在兩種情況下燈泡L2、L3的功率均為P,且L1、L2、L3為相同的燈泡,變壓器匝數(shù)比為n1n2=31,則圖甲中L1的功率和圖乙中L1的功率分別為(),答案,解析,