高考一輪物理能力提升（考點(diǎn)+重點(diǎn)+方法）10-2變壓器電能的輸送

1、第二課時(shí) 變壓器 電能的輸送考點(diǎn)剖析【教學(xué)要求】1了解變壓器的構(gòu)造和原理。知道變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，并能用這關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。2了解遠(yuǎn)距離輸電的主要環(huán)節(jié)，知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)應(yīng)用高電壓的道理?！局R再現(xiàn)】一、變壓器1、主要構(gòu)造：（1）閉合鐵芯。（2）繞在鐵芯上的原、副線圈（初級、次級線圈）。2、工作原理：電磁感應(yīng)（互感）。3、幾種常用的變壓器（l）自耦變壓器：如調(diào)壓變壓器，鐵芯上只繞一個(gè)線圈，可升壓，可降壓。（2）互感器電壓互感器：把高電壓變成低電壓，以便測量高電壓。（降壓變壓器）電流互感器：把大電流變成小電流，以便測定小電流。（升壓變壓器）二、電能的輸送1、輸送電能的基本要求：可靠（供電線路工作

2、可靠）、保質(zhì)（電壓和頻率穩(wěn)定）、經(jīng)濟(jì)（輸電線路的建造和運(yùn)行費(fèi)用低，電能損耗少）。2、關(guān)鍵：減小輸電線路上的電能損耗，P損=I2R。3、方法：減小輸電線的電阻，如采用電阻率小的材料或增大導(dǎo)線的橫截面積。高壓輸電：在輸送功率一定的條件下提高輸送電壓，以減小輸電電流，從而減小輸電導(dǎo)線上損失的電功率。重點(diǎn)突破知識點(diǎn)一理想變壓器的原理及基本關(guān)系式由于理想變壓器沒有漏磁和能量損失，所以穿過原、副線圈的磁通量相等，磁通量的變化率/t也總是相等，這種使原、副線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與原、副線圈的匝數(shù)成正比故變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)（互感現(xiàn)象）變壓器的基本規(guī)律可概括為“三變?nèi)蛔儭?，即：可改變交流的電壓、電流、?/p>

3、效電阻；不能改變功率、頻率和直流的電壓。變壓器的變壓比: U1n1 = U2n2= U3n3 = = Un = k變壓器的變流比: n1I1=n2I2+n3I3+理想變壓器的輸入功率由輸出功率決定：Bn1n2AabU【應(yīng)用1】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1：n2=4:1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等。a、b端加一定交變電流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比PA：PB = 和電阻兩端的電壓之比UA：UB = 。導(dǎo)示：抓住理想變壓器（圖中的虛線框內(nèi)的部分）原、副線圈的電流關(guān)系，A、B兩電阻消耗的電功率關(guān)系及電壓關(guān)系均可求得。對理想變壓器，有 又UA=I1R，

4、UB=I2R 應(yīng)依次填充：和知識點(diǎn)二遠(yuǎn)距離輸電1、遠(yuǎn)距離輸電示意圖2、幾個(gè)常用關(guān)系式：若發(fā)電站輸出電功率為P，輸出電壓為U，用戶得到的電功率為P，用戶得到的電壓為U，輸電導(dǎo)線的總電阻為R。（如圖）導(dǎo)線損失的電壓U=U-U=IR。輸電電流I=P/U=（U-U）/R。輸電導(dǎo)線上損失的電功率P損= P-P=I2R=P2R/U2。由以上公式可知，當(dāng)輸送的電功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減少到原來的1/n2?！緫?yīng)用2】（07年佛山市教學(xué)質(zhì)量檢測14）水利發(fā)電具有防洪、防旱、減少污染多項(xiàng)功能，是功在當(dāng)代，利在千秋的大事，現(xiàn)在水力發(fā)電已經(jīng)成為我國的重要能源之一。某小河水流量為4

5、0m3/s,現(xiàn)在欲在此河段上筑壩安裝一臺發(fā)電功率為1000千瓦的發(fā)電機(jī)發(fā)電。（1）設(shè)發(fā)電機(jī)輸出電壓為500V，在輸送途中允許的電阻為5，許可損耗總功率的5%，則所用升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比應(yīng)是多大？（2）若所用發(fā)電機(jī)總效率為50%，要使發(fā)電機(jī)能發(fā)揮它的最佳效能，則攔河壩至少要建多高？g取10m/s2。導(dǎo)示：（1）設(shè)送電電流為I，損耗的功率為P耗、導(dǎo)線R線，由PI2R得： 設(shè)送電電壓為U送，由PIU得： 則升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比： （2）發(fā)電時(shí)水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能故：mgh×50Pt ，其中 方法探究類型一理想變壓器動態(tài)問題分析【例1】如圖，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為

6、滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強(qiáng)度，則（ ）A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b時(shí)，I1將增大B.保持U1及P的位置不變，K由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大導(dǎo)示：K由a合到b時(shí)，n1減小，由U1/U2=n1/n2，可知U2增大，P2=U22/R隨之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，從而I1增大，A正確；K由b合到a時(shí)，與上述情況相反，P2將減小，B正確；P上滑時(shí)，R增大，P2=U22/R減小，又P1=P2，P1=I1U1，從而I1減小，C錯(cuò)誤；

7、U1增大，由U1/U2=n1/n2可知，U2增大，I2=U2/R隨之增大，由I1/I2=n2/n1可知I1也增大，D正確。故選項(xiàng)A、B、D正確。處理這類問題的關(guān)鍵是分清變量和不變量，弄清理想變壓器中“誰決定誰”的問題。注意因果關(guān)系，對電壓而言，輸入決定輸出；而對于電流、功率，輸出決定輸入。類型二變壓器原理的拓展應(yīng)用【例2】在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵心的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個(gè)線圈，另一半通過中間的臂，已知線圈1、2的匝數(shù)之比n1：n2=2：1，在不接負(fù)載的情況下（ ）21A、當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為1

8、10VB、當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為55VC、當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為220VD、當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為110V導(dǎo)示：該題考查的是變壓器的原理，若不去深入研究變壓器的變壓原理，只死記公式，很容易錯(cuò)選。該題給出的變壓器的鐵心為日字形，與考生熟知的口字形變壓器不同，且通過交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過另一線圈，故電壓比不再成立。所以只能利用電磁感應(yīng)定律，從變壓器的原理入手，才能解出該題。當(dāng)線圈1作為輸入端時(shí)， 。因?yàn)閁1=220V，所以U2=55V，所以選項(xiàng)B對。當(dāng)線圈2作為輸入端時(shí)，。因?yàn)閁2=110V，所以U1=110V

9、，所以選項(xiàng)D對。成功體驗(yàn)1（南京市2007-2008學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研測試卷）某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55：9，原線圈所接電源電壓按圖示規(guī)律變化。副線圈接有一燈泡，此時(shí)燈泡消耗的功率為40W。則下列判斷正確的是（ ）A、副線圈兩端電壓為VB、原線圈中電流表的示數(shù)約為0.18AC、變壓器的輸入、輸出功率之比為55：9D、原線圈兩端電壓的瞬時(shí)表達(dá)式為u=220sin100t（V）2（揚(yáng)州市07-08學(xué)年度第一學(xué)期高三期末調(diào)研卷）如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值表達(dá)式為

10、u1=220sin100t（V），則（ ）A當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為22VB當(dāng)t=s時(shí)，c、d間的電壓瞬時(shí)值為110VC單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小D當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變小AVabcdu1n1n2Rpooooo1n1n242n333（07年江蘇省揚(yáng)州市一模5）如圖所示，一個(gè)有兩個(gè)不同副線圈的理想變壓器，原線圈匝數(shù)為nl=1100匝，兩副線圈的匝 數(shù)分別為n2=20匝和n3=70匝。原線圈接入220V交變電壓，今將一額定電壓為10V的用電器接入變壓器的副線圈輸出端后能正常工作，則兩個(gè)副線圈連接方式應(yīng)是（ ）A只用一個(gè)副線圈，l、2作為輸出端B只用一個(gè)副線圈，3、4作為輸出端C將2、4連接，1、3作為輸出端D將2、3連接，1、4作為輸出端4、（2007年上海卷3B）如圖所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值UAB100V，R040W，當(dāng)滑動片處于線圈中點(diǎn)位置時(shí)，C、D兩端電壓的有效值UCD為_V，通過電阻R0的電流有效值為_A。R5、（08屆高三第三次全國大聯(lián)考）學(xué)校有一臺應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻為r=1，升壓變壓器匝數(shù)比為14，降壓變壓器的匝數(shù)比為41，輸電線的總電阻為R=4，全校22個(gè)教室，每