變壓器電能的輸送

第2講變壓器電能的輸送考點突破培優(yōu)精練考點一理想變壓器的原理和基本關(guān)系1.構(gòu)造如圖所示,變壓器是由

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.閉合鐵芯考點突破夯基固本·講練提升兩個線圈交流電源初級負(fù)載次級P入=P出2.原理電磁感應(yīng)中的

現(xiàn)象.3.理想變壓器的基本關(guān)系(1)功率關(guān)系:

.降壓升壓互感自主探究自主探究4.幾種常見的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器(2)互感器電壓電壓多于電流電流少于(2)電流決定關(guān)系:輸出電流I2決定輸入電流I1.(3)功率決定關(guān)系:輸出功率P出決定輸入功率P入.【典例1】(2018·天津卷,4)教學(xué)用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流.利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示,理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I,U,R消耗的功率為P.若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?則(

)B【跟蹤訓(xùn)練】如圖(甲)所示電路中,L1,L2,L3為三只“6V3W”的燈泡,變壓器為理想變壓器.各電表均為理想電表.當(dāng)ab端接如圖(乙)所示的交變電壓時,三只燈泡均正常發(fā)光.下列說法正確的是()A.變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶2B.副線圈兩端輸出的交流電頻率為50HzC.電流表的示數(shù)為0.5AD.電壓表的示數(shù)為18VB考點二理想變壓器的動態(tài)分析1.匝數(shù)比不變、負(fù)載發(fā)生變化的情況(如圖)(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時,I2變化,輸出電流I2決定輸入電流I1,故I1發(fā)生變化.(3)I2變化引起P2變化,P1=P2,故P1發(fā)生變化.2.負(fù)載電阻不變、匝數(shù)發(fā)生變化的情況(如圖)(2)R不變,U2改變,故I2發(fā)生變化.B【典例2】

(2016·天津卷,5)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)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,R1消耗的功率變大B.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電壓表V示數(shù)變大C.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭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?審題指導(dǎo)?題干關(guān)鍵獲取信息滑動觸頭P向上滑動滑動變阻器接入電路的阻值增大副線圈的電流減小,通過R1的電流減小,可判斷其功率的變化副線圈兩端電壓不變,R1兩端的電壓減小,可判斷電壓表示數(shù)的變化輸出功率減小,故輸入功率減小,可判斷A1示數(shù)的變化若閉合開關(guān)S副線圈回路阻值減小,輸出功率增加,輸入功率增加,可判斷A1的變化,副線圈電流增加,R1兩端的電壓增大,R2兩端的電壓減小,可判斷A2示數(shù)的變化【例題拓展】

如圖所示的電路中,變壓器為理想變壓器,a,b接在電壓有效值不變的交流電源兩端,R0為定值電阻,R為滑動變阻器.現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置,觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A,電流表A2的示數(shù)增大了0.8A,則下列說法正確的是(

)A.電壓表V1示數(shù)增大B.電壓表V2,V3示數(shù)均增大C.該變壓器起升壓作用D.變阻器滑片是沿c→d的方向滑動D解析:電壓表V1的示數(shù)和a,b間電壓的有效值相同,滑片滑動時V1示數(shù)不變,選項A錯誤;電壓表V2測量的電壓為副線圈兩端的電壓,原、副線圈匝數(shù)不變,輸入電壓不變,故V2示數(shù)不變,V3示數(shù)為V2示數(shù)減去R0兩端電壓,兩線圈中電流增大,易知R0兩端電壓升高,故V3示數(shù)減小,選項B錯誤;理想變壓器有U1I1=U2I2,則U1ΔI1=U2ΔI2,ΔI2>ΔI1,故U2<U1,變壓器為降壓變壓器,選項C錯誤;因I1增大,故知R減小,變阻器滑片是沿c→d的方向滑動,選項D正確.方法技巧【跟蹤訓(xùn)練】(多選)如圖(甲)所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,b是原線圈的中心抽頭,S為單刀雙擲開關(guān),定值電阻R1,R2均為10Ω.在原線圈c,d兩端加上圖(乙)所示的交變電壓,下列說法正確的是(

)A.當(dāng)S與a連接后,理想電流表示數(shù)為2.2AB.當(dāng)S與a連接后,理想電壓表示數(shù)為11VC.當(dāng)S由a撥到b后,副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5HzD.當(dāng)S由a撥到b后,原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍AD解析:由題圖可以知道,交變電流的電壓有效值為220V、周期為0.02s,頻率為50Hz.當(dāng)S接a時,由變壓器的原理可以知道,副線圈兩端電壓有效值為22V,由閉合電路歐姆定律,得理想電壓表的示數(shù)為22V,理想電流表示數(shù)為2.2A,故選項A正確,B錯誤;當(dāng)S由a撥到b后,原線圈電壓、頻率不變,原線圈匝數(shù)減半,則副線圈頻率不變,副線圈兩端電壓加倍,負(fù)載電阻不變,副線圈的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍,原線圈的輸入功率也變?yōu)樵瓉淼?倍,故選項C錯誤,D正確.考點三遠(yuǎn)距離輸電橫截面積(2)減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流:由P=UI可知,當(dāng)輸送功率一定時,提高

,可以減小輸電電流.輸電電壓2.遠(yuǎn)距離輸電(1)輸電過程(如圖所示):示意圖結(jié)構(gòu):電廠→

→高壓線路→

→用戶.(2)遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系①功率關(guān)系:P1=P2,P3=P4,P2=

+P3.升壓變壓器降壓變壓器P損ΔU【典例3】

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T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1,n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u=Umsinωt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(

)C【跟蹤訓(xùn)練】(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電.已知輸電線的總電阻為r=4Ω,升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)之比為1∶4,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1,降壓變壓器的副線圈與阻值R=11Ω的電阻組成閉合電路.已知降壓變壓器副線圈兩端的交變電壓為u2=220sin100πt(V),將變壓器視為理想變壓器,則(

)A.通過電阻R的電流有效值是20AB.輸電線上損失的電功率為50WC.升壓變壓器的輸入功率為4500WD.升壓變壓器輸入電壓的瞬時值表達(dá)式為u1=220sin100πt(V)AC培優(yōu)精練培養(yǎng)能力·演練真題能力提升自耦變壓器理解及應(yīng)用高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型,自耦變壓器(又稱調(diào)壓器),它只有一個線圈,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,它可以升壓也可以降壓,變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器均適用如圖所示.【示例】(2016·江蘇卷,4)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.U2>U1,U2降低 B.U2>U1,U2升高C.U2<U1,U2降低 D.U2<U1,U2升高CAD【即學(xué)即練】(多選)如圖是自耦變壓器的示意圖,負(fù)載變化時輸入電壓不會有大的變化.輸電線的電阻用R0表示,如果變壓器上的能量損失可以忽略,以下說法正確的是()A.開關(guān)S1接a,閉合開關(guān)S后,電壓表V示數(shù)減小,電流表A示數(shù)增大B.開關(guān)S1接a,閉合開關(guān)S后,原線圈輸入功率減小C.斷開開關(guān)S,開關(guān)S1接a時電流表的示數(shù)為I1,開關(guān)S1接b時電流表的示數(shù)為I2,則I1>I2D.斷開開關(guān)S,開關(guān)S1接a時原線圈輸入功率為P1,開關(guān)S1接b時原線圈輸入功率為P2,則P1<P2解析:閉合開關(guān)S后,不影響變壓器副線圈兩端電壓,副線圈所接負(fù)載的電阻變小,根據(jù)歐姆定律,電流表的讀數(shù)變大,輸電線上的電壓變大,導(dǎo)致電壓表的讀數(shù)變小,根據(jù)P=UI,副線圈輸出功率變大,理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,故原線圈輸入功率增大,選項A正確,B錯誤;斷開開關(guān)S,開關(guān)S1從接a變到接b,理想變壓器的原線圈的匝數(shù)變小,副線圈兩端電壓變大,電流表的讀數(shù)變大,根據(jù)P=UI,副線圈輸出功率變大,理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,故原線圈輸入功率增大,選項C錯誤,D