變壓器 電能的輸送

1、變壓器 電能的輸送知識點一、理想變壓器1構(gòu)造(如圖1021所示)變壓器由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成2基本關(guān)系(1)電壓關(guān)系：.(2)功率關(guān)系：P入P出(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時：.有多個副線圈時，U1I1U2I2U3I3UnIn.知識點二、遠(yuǎn)距離輸電1輸電過程(如圖1022所示)圖10222電壓損失(1)UUU(2)UIR3功率損失(1)PPP(2)PI2R()2R4減少輸電線上電能損失的方法(1)減小輸電線的電阻R線：由R線知，可采用加大導(dǎo)線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導(dǎo)線(2)減小輸電導(dǎo)線中的電流：在輸電功率一定的情況下，根據(jù)PUI，要減小電流，必須提高輸電電壓1在變電站里，經(jīng)

2、常要用交流電表監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流所用的器材叫電流互感器，如下圖所示中，能正確反映其工作原理的是()【解析】電流互感器的工作目的是把大電流變?yōu)樾‰娏?，因此原線圈的匝數(shù)少、副線圈的匝數(shù)多，監(jiān)測每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中【答案】A2.(2012·新課標(biāo)全國高考)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖1023所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 V的交流電源上當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負(fù)載R上的功率為2.0 kW.設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值

3、為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為()A380 V和5.3 AB380 V和9.1 AC240 V和5.3 AD240 V和9.1 A【解析】根據(jù)理想變壓器電壓比關(guān)系，代入數(shù)據(jù)解得副線圈兩端的電壓有效值U2380 V，因理想變壓器原、副線圈輸入和輸出的功率相等，即P入P出U1I1，解得I19.1 A，選項B正確，選項A、C、D錯誤【答案】B3圖1024是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，下列說法正確的是()Aa是升壓變壓器，b是降壓變壓器Ba是降壓變壓器，b是升壓變壓器Ca的輸出電壓等于b的輸入電壓Da的輸出電壓等于輸電線上損失的電壓【解析】遠(yuǎn)距離輸電先升壓，再降壓，選項A正確而B錯誤；由于電線

4、有電壓損失，故a的輸出電壓等于b的輸入電壓與損失的電壓之和，選項C、D均錯【答案】A4如圖1025所示，一理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比為51，正弦交流電源的內(nèi)阻不計，電阻R1R24 ，R2消耗的功率為P2100 W，則()AR1消耗的功率為100 WBR1、R2中的電流之比為15C原線圈兩端電壓的最大值為100 V D交流電源的輸出功率等于100 W【解析】由變壓器的功率關(guān)系和R1、R2中的電流之比為15，R2中電流為1 A，消耗的功率為4 W，選項B正確，A錯誤；副線圈的輸出電壓為20 V，原線圈兩端電壓的有效值為100 V，最大值為141 V，交流電源的輸出功率等于兩電阻消耗功率之和，為10

5、4 W，選項C、D錯誤【答案】B理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用1.關(guān)于理想變壓器的四點說明(1)變壓器不能改變直流電壓(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率(3)理想變壓器本身不消耗能量(4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值2理想變壓器的三個制約關(guān)系(1)輸入電壓U1決定輸出電壓U2.(2)輸出電流I2決定輸入電流I1.(3)輸出功率P2決定輸入功率P1.例題1.如圖1026所示，一理想變壓器原線圈的匝數(shù)n11 100匝，副線圈的匝數(shù)n2220匝，交流電源的電壓u220sin (100t) V，R為負(fù)載電阻，電壓表、電流表均為理想電表，則下列說法中正確

6、的是()A交流電的頻率為100 HzB電壓表的示數(shù)為44 VC電流表A1的示數(shù)大于電流表A2的示數(shù)D變壓器的輸入功率大于輸出功率【解析】由交流電源的電壓u220sin (100t) V，可得交流電的頻率為50 Hz，選項A錯誤變壓器輸入電壓為220 V，由變壓公式知變壓器輸出電壓為44 V，電壓表的示數(shù)為44 V，選項B正確根據(jù)變壓器電流關(guān)系知，電流表A1的示數(shù)小于電流表A2的示數(shù)，選項C錯誤根據(jù)理想變壓器功率關(guān)系知，變壓器的輸入功率等于輸出功率，選項D錯誤【答案】B【遷移應(yīng)用】1(多選)如圖1027，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為41，原線圈接入一電壓為uU0sin t的交流電源，副線圈接一個

7、R27.5 的負(fù)載電阻若U0220 V, 100 rad/s，則下述結(jié)論正確的是()A副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 VB副線圈中輸出交流電的周期為 sC原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 AD原線圈中的輸入功率為110 W【解析】副線圈中電壓表讀數(shù)為副線圈電壓的有效值U255 V，A對副線圈中交流電的周期等于原線圈中交流電源電壓的周期T s，B錯原線圈中的電流I10.5 A，C對原線圈中的輸入功率P110 W，D錯【答案】AC變壓器的動態(tài)分析問題含有變壓器的動態(tài)電路分析，一是要符合變壓器的基本規(guī)律(電壓、電流、功率關(guān)系)；二是要遵循歐姆定律首先確定是哪些量在變，哪些量不變，然后根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律判定，具體

8、問題具體分析例題2.(多選)如圖1028所示，變壓器初級線圈接電壓一定的交流電，在下列措施中，能使原線圈所接電流表示數(shù)變小的是()A只將S1從2撥向1B只將S2從4撥向3C只將S3從閉合改為斷開D只將滑動變阻器R3的滑動觸頭下移【解析】只將開關(guān)S1從2撥向1時，原線圈的匝數(shù)變少，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，副線圈上的電壓增大，則副線圈上的電流增大，所以原線圈上的電流也增大，故A錯誤；只將S2從4撥向3時，副線圈的匝數(shù)減少，則副線圈上的電壓減小，電流減小，所以原線圈的電流也減小，故B正確；只將S3從閉合改為斷開時，副線圈上的電阻增大，電流減小，所以原線圈的電流也減小，故C正確；只將滑動變阻器R3滑動觸

9、頭下移時，副線圈的電阻減小，則電流增大，原線圈的電流也增大，故D錯誤【答案】BC【遷移應(yīng)用】2(多選)(2013·廣東省中山市期末)用電高峰期，電燈往往會變暗，其原理可簡化為如下物理問題如圖1029，理想變壓器的副線圈上，通過輸電線連接兩只相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R，原線圈輸入有效值恒定的交流電壓，當(dāng)開關(guān)S閉合時，以下說法正確的是()A燈泡L1兩端的電壓減小B電阻R兩端的電壓增大C副線圈輸出電壓減小D原線圈輸入功率減小【解析】當(dāng)開關(guān)S閉合時，輸電線上電流增大，電阻R兩端的電壓增大，燈泡L1兩端的電壓減小，選項A、B正確副線圈輸出電壓不變，原線圈輸入功率增大，選項C、D

10、錯誤【答案】AB遠(yuǎn)距離輸電問題1.輸電線路的特點和組成為了減少遠(yuǎn)距離輸電過程中的電能損失，一般采用高壓輸電的模式，先用升壓變壓器將電壓升高，將電輸送到用電區(qū)后，再用降壓變壓器將高電壓變成用電器所需的電壓值，如圖10210為輸電過程的示意圖圖102102輸電過程的電壓關(guān)系和功率關(guān)系(1)輸電過程的電壓關(guān)系(2)輸電過程功率的關(guān)系例題3.學(xué)校有一臺應(yīng)急備用發(fā)電機，內(nèi)阻為r1 ，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R4 ，全校22個教室，每個教室用“220 V40 W”的燈6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，如圖10211所示，求：(1)發(fā)電機的輸出功率多大？(2)發(fā)電機的電動

11、勢多大？(3)輸電線上損耗的電功率多大？【解析】(1)所有燈都正常工作的總功率為：22×6×40 W5 280W.用電器總電流為I2 A24 A.輸電線上的電流I1IRI26 A.降壓變壓器上U24U2880 V.輸電線上的電壓損失為URIRR24 V.因此升壓變壓器的輸出電壓為U1URU2904 V.輸入電壓為U1226 V.輸入電流為I14I124 A.所以發(fā)電機的輸出功率為P出U1I15 424 W.(2)發(fā)電機的電動勢EU1I1r250 V.(3)輸電線上損耗的電功率PRIR144 W.【答案】(1)5 424W(2)250 V(3)144 W【遷移應(yīng)用】3(多選)

12、某小型水電站的電能輸送示意圖如圖10212所示，發(fā)電機的輸出電壓為220 V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則()圖10212A.B通過升壓變壓器原、副線圈電流的頻率不同C升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率D若n2增大，則輸電線上損失的電壓減小【解析】要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，選項A錯誤；通過升壓變壓器原、副線圈電流的頻率相同，選項B錯誤；由于輸電線發(fā)熱損失，升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率，選項C正確若n2增大，則輸電線上電

13、流減小，損失的電壓減小，選項D正確【答案】CD失分點：交變電流和變壓器綜合 分析不準(zhǔn)確例題(2011·福建高考)圖10213甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n251，電阻R20 ，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光下列說法正確的是()A輸入電壓u的表達(dá)式u20sin(50t) VB只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W【失誤原因分析】(1)不能根據(jù)圖象信息正確得到瞬時值表達(dá)式(2)含變壓器的交變電路的動態(tài)分析出現(xiàn)失誤【解析】由圖乙知周期為0.02 s，因此輸入電壓的表達(dá)式為u20sin(100t) V，A錯；只斷開S2，L1、L2兩端的電壓小于額定電壓，都不能正常發(fā)光，B錯；只斷開S2，負(fù)載電阻變大，功率變小，C錯；S1換接到2后，據(jù)P和得R消耗的功率為0.8 W，故選D.【答案】D【即學(xué)即用】(2012·福建高考)如圖10214所示，理想變壓器原線圈輸入電壓uUmsin t，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器V1 和V2 是理想交流電壓表，