2024屆一輪復(fù)習(xí)新人教版 第十二章第2講　變壓器　電能的輸送 課件（43張）

第2講變壓器電能的輸送梳理必備知識(shí)回歸教材一、理想變壓器1.構(gòu)造:如圖所示,變壓器是由閉合

和繞在鐵芯上的

組成的。(1)原線圈:與

連接的線圈,也叫

線圈。(2)副線圈:與

連接的線圈,也叫

線圈。2.原理:電磁感應(yīng)中的

。3.理想變壓器的基本關(guān)系(以一個(gè)副線圈為例)鐵芯線圈交流電源初級(jí)負(fù)載次級(jí)互感現(xiàn)象P入=P出二、電能的輸送1.輸電損耗如圖所示,若發(fā)電站輸出電功率為P,輸電電壓為U,用戶得到的電功率為P′,用戶兩端的電壓為U′,輸電線總電阻為R。IRI2R2.減少輸電線上電能損失的方法橫截面積電阻率小(2)減小輸電線中的電流。在輸電功率一定的情況下,根據(jù)P=UI,要減小電流,必須提高

。輸電電壓[教材情境](粵教版選擇性必修第二冊第84頁練習(xí)1)如圖所示是遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化示意圖。其中發(fā)電廠的輸出電壓是U,兩條輸電線的等效總電阻為r,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流是I2。1.正誤辨析(1)對于恒定電流,變壓器沒有變壓作用。(

)(2)變壓器不但能改變交變電流的電壓,還能改變交變電流的頻率。(

)(3)將正常工作的變壓器與用戶端斷開時(shí),副線圈兩端無電壓。(

)(4)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用戶端時(shí),原線圈輸入的電流隨之減小。(

)(5)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。(

)(6)高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗的。(

)√×××√√2.如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流是I2。則(

)A提升關(guān)鍵能力突破考點(diǎn)考點(diǎn)一理想變壓器的原理及基本關(guān)系1.變壓器的工作原理2.理想變壓器中的相互作用關(guān)系理想變壓器(1)沒有能量損失(無銅損、鐵損);(2)沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系功率關(guān)系P入=P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比,與負(fù)載情況、副線圈個(gè)數(shù)無關(guān)電流關(guān)系只有一個(gè)副線圈時(shí),電流和匝數(shù)成反比;有多個(gè)副線圈時(shí),由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定3.幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器,如圖甲(降壓作用)、乙(升壓作用)所示。(2)互感器。①電壓互感器(n1>n2):把高電壓變成低電壓,如圖丙所示。②電流互感器(n1<n2):把大電流變成小電流,如圖丁所示。變壓器線圈中的電流越大,所用的導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)越粗。街頭有一變壓器是降壓變壓器,假設(shè)它只有一個(gè)原線圈和一個(gè)副線圈,哪個(gè)線圈應(yīng)該使用較粗的導(dǎo)線?為什么?提示:降壓變壓器的副線圈兩端電壓低,匝數(shù)少,通過的電流大,為減少產(chǎn)生的熱量,應(yīng)減小線圈導(dǎo)線的電阻,故副線圈應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線。[例1][變壓器的原理和基本關(guān)系](2022·河北卷,3)張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要供應(yīng)地之一,其發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示。已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn),通過轉(zhuǎn)速比為1∶n的升速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)電機(jī)線圈面積為S,匝數(shù)為N,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,t=0時(shí)刻,線圈所在平面與磁場方向垂直,發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后,輸出電壓為U。忽略線圈電阻,下列說法正確的是(

)CCD[例3][自耦變壓器](2022·廣東江門模擬)如圖所示,通過可調(diào)自耦變壓器給阻值為R、額定功率為P的定值電阻供電,在原線圈兩端加上正弦交變電壓,此時(shí)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,閉合開關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)定值電阻的功率只有0.64P。要使定值電阻能正常工作,應(yīng)(

)A.將滑片P向上移,使原、副線圈匝數(shù)比變?yōu)?2∶1B.將滑片P向上移,使原、副線圈匝數(shù)比變?yōu)?5∶2C.將滑片P向下移,使原、副線圈匝數(shù)比變?yōu)?∶1D.將滑片P向下移,使原、副線圈匝數(shù)比變?yōu)?2∶5C[例4][原線圈接入元件的變壓器電路](2022·河南安陽模擬)在如圖所示的電路中,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1,定值電阻R1=R2,R3=R4,在a、b兩端輸入一有效值恒定的正弦式交變電流,結(jié)果理想電流表A1、A2的示數(shù)之比為4∶1,則R2∶R3為(

)A.1∶2 B.1∶3 C.2∶3 D.2∶5C考點(diǎn)二多個(gè)副線圈的理想變壓器問題有多個(gè)副線圈的理想變壓器原、副線圈之間的關(guān)系式1.功率的關(guān)系理想變壓器的特點(diǎn)是鐵芯內(nèi)無漏磁——磁能無損失,原、副線圈的內(nèi)阻不計(jì)——不產(chǎn)生焦耳熱,電能無損失,因此副線圈的輸出功率與原線圈的輸入功率相等,即P1=P2+P3+…。[例5][單匝線圈的變壓器規(guī)律應(yīng)用](2022·山東卷,4)如圖所示的變壓器,輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30V電壓,匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間變化為u=Umcos100πt。單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表,電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時(shí),功率為12W。下列說法正確的是(

)A.n1為1100匝,Um為220VB.BC間線圈匝數(shù)為120匝,流過R的電流為1.4AC.若將R接在AB兩端,R兩端的電壓為18V,頻率為100HzD.若將R接在AC兩端,流過R的電流為2.5A,周期為0.02sD[例6][多個(gè)副線圈變壓器規(guī)律的應(yīng)用](2021·河北卷,8)(多選)如圖,發(fā)電機(jī)的矩形線圈長為2L、寬為L,匝數(shù)為N,放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2,兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2。當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),理想電流表讀數(shù)為I。不計(jì)線圈電阻,下列說法正確的是(

)BC考點(diǎn)三理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析常見的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題一般有兩種:匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。[例7][理想變壓器匝數(shù)不變問題的分析和計(jì)算](2023·江蘇揚(yáng)州模擬)如圖所示,用一理想變壓器給負(fù)載供電,變壓器輸入端的電壓不變,開始時(shí)開關(guān)S是斷開的?，F(xiàn)將開關(guān)S閉合,則圖中所有理想交流電表的示數(shù)以及輸入功率的變化情況是(

)A.V1、V2的示數(shù)不變,A1的示數(shù)增大,A2的示數(shù)減小,P入增大B.V1、V2的示數(shù)不變,A1、A2的示數(shù)增大,P入增大C.V1、V2的示數(shù)不變,A1、A2的示數(shù)減小,P入減小D.V1的示數(shù)不變,V2的示數(shù)增大,A1的示數(shù)減小,A2的示數(shù)增大,P入減小B[例8][理想變壓器負(fù)載不變問題的分析和計(jì)算]如圖所示,理想變壓器的原線圈連接一個(gè)r=9Ω的電阻,且原線圈匝數(shù)n1可以通過滑動(dòng)觸頭P來調(diào)節(jié),在副線圈兩端連接了R=16Ω的電阻,副線圈匝數(shù)n2=1000匝。在原線圈一側(cè)加一輸出電壓恒定的正弦交流電,下列說法正確的是(

)A.若交流電的周期增大,則變壓器的輸出功率增大B.若觸頭P向上移動(dòng),則電阻R消耗的功率一定減小C.若觸頭P向下移動(dòng),則流過電阻r的電流減小D.當(dāng)n1=750匝時(shí),電阻R消耗的功率最大D分析變壓器電路動(dòng)態(tài)問題的一般思路(1)分清不變量和變量。(2)弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系。(3)利用閉合電路的歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。考點(diǎn)四電能的輸送1.處理思路對高壓輸電問題,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”這樣的順序,或從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”一步一步進(jìn)行分析。2.解題技巧(1)厘清三個(gè)回路。(3)掌握一個(gè)守恒:能量守恒關(guān)系式P1=P損+P3。3.計(jì)算功率損失(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=ΔUI線。[例9][遠(yuǎn)距離輸電關(guān)系式的應(yīng)用](2022·湖北恩施模擬)(多選)一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW、輸出電壓為4000V,經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻R=1kΩ。到目的地經(jīng)變壓器T2降壓,負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的并聯(lián)燈泡(220V

60W)。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%,變壓器T1和T2的損耗可忽略,發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài),則(

)A.T1原、副線圈電流分別為1000A和20AB.T2原、副線圈電壓分別為1.8×105V和220VC.T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1D.有6×104盞燈泡(220V

60W)正常發(fā)光ABD[例10][輸電線電壓損失和功率損失的計(jì)算](2021·山東卷,9)(多選)輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3,輸入電壓為7.5V的正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r,負(fù)載R的阻值為10Ω,開關(guān)S接1時(shí),右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1,R上的功率為10W;接2時(shí),匝數(shù)比為1∶2,R上的功率為P。以下判斷正確的是(

)A.r=10Ω B.r=5ΩC.P=45W D.P=22.5WBD[例11][電能輸送中的電路動(dòng)態(tài)分析](202