《備考指南 物理 》課件-第11章 第2講

交變電流傳感器第十一章第2講變壓器電能的輸送【考綱解讀】1.理解變壓器的原理，掌握理想變壓器原、副線圈的功率關(guān)系、電壓關(guān)系及電流關(guān)系，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.2.能利用功率、電壓、電流關(guān)系對(duì)變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析.3.能計(jì)算遠(yuǎn)距離輸電問題中線路損失的功率和電壓．欄目導(dǎo)航01知識(shí)梳理回顧03核心素養(yǎng)改造02考點(diǎn)各個(gè)擊破04配套訓(xùn)練知識(shí)梳理回顧11．構(gòu)造(如圖所示)變壓器由________、________和閉合鐵芯組成．一理想變壓器原線圈副線圈

2．原理電流通過原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流的________、________在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化．變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生_______________，所以盡管兩個(gè)線圈之間沒有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流．____________是變壓器工作的基礎(chǔ)．大小方向感應(yīng)電動(dòng)勢互感現(xiàn)象P入＝P出

U2I2＋…＋UnIn

I2n2＋I(xiàn)3n3＋…

4．幾種常見的變壓器(1)自耦變壓器：原、副線圈__________________，如圖甲、乙所示．(2)電壓互感器：屬于降壓變壓器，________在電路中，用于測高電壓，如圖丙所示．(3)電流互感器：屬于升壓變壓器，________在電路中，用于測大電流，如圖丁所示．共用一個(gè)線圈并聯(lián)串聯(lián)【答案】B1．輸電過程(如圖所示)2．輸電導(dǎo)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(dá)式為Q＝________.二遠(yuǎn)距離輸電I2Rt

IR

I2R

【答案】D考點(diǎn)各個(gè)擊破2考點(diǎn)1理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用理想變壓器①?zèng)]有能量損失(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)的多少無關(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)比決定特別提醒：(1)基本關(guān)系中U1、U2、I1、I2均指有效值．(2)當(dāng)原線圈中串聯(lián)電阻(或燈泡)時(shí)，U1為加在原線圈兩端的電壓，而不是電源的電壓．(3)只有一個(gè)副線圈的變壓器電流與匝數(shù)成反比．多個(gè)副線圈的變壓器沒有這種關(guān)系．【答案】BCD練1

(2019年合肥名校模擬)如圖甲所示為一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝3∶1，且分別接有阻值相同的電阻R1和R2，R1＝R2＝100Ω，通過電阻R1的瞬時(shí)電流如圖乙所示，則此時(shí)(

)A．用電壓表測量交流電源的電壓約為424VB．?dāng)嚅_開關(guān)S后，通過電阻R1的瞬時(shí)電流還是如圖乙所示C．交流電源的功率為162WD．R1和R2消耗的功率之比為1∶3【答案】A1．關(guān)于理想變壓器的兩點(diǎn)說明(1)理想變壓器：①?zèng)]有能量損失(銅損、鐵損)．②沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)．(2)頻率關(guān)系：原、副線圈中電流的頻率相等．2．多副線圈變壓器對(duì)于副線圈有兩個(gè)及以上的理想變壓器，電壓與匝數(shù)成正比是成立的，而電流與匝數(shù)成反比的規(guī)律不成立．但在任何情況下，電流關(guān)系都可以根據(jù)原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出進(jìn)行求解．考點(diǎn)2理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析例2

(2019年廣西模擬)如圖所示為某住宅區(qū)的應(yīng)急供電系統(tǒng)，由交流發(fā)電機(jī)和副線圈匝數(shù)可調(diào)的理想降壓變壓器組成．發(fā)電機(jī)中矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，電阻不計(jì)，它可繞水平軸OO′在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．矩形線圈通過滑環(huán)連接降壓變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓．R0表示輸電線的電阻．以線圈平面與磁場平行時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，下列判斷正確的是(

)A．若發(fā)電機(jī)線圈某時(shí)刻處于圖示位置，變壓器原線圈的電流瞬時(shí)值為零B．發(fā)電機(jī)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSωsinωtC．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)，變壓器原線圈兩端的電壓將升高D．當(dāng)用電量增加時(shí)，為使用戶電壓保持不變，滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向上滑動(dòng)【答案】D【解析】當(dāng)線圈平面與磁場平行時(shí)，感應(yīng)電流最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．以線圈平面與磁場平行時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSωcosωt，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．觸頭P向下移動(dòng)只會(huì)改變副線圈的電流，從而改變?cè)€圈的電流，不會(huì)改變?cè)€圈的電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．根據(jù)功率P＝UI，電壓不變，則電流增大，R0分壓增大．為使用戶電壓保持不變，滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向上滑動(dòng)，選項(xiàng)D正確．

思路當(dāng)線圈平面與磁場平行時(shí)，感應(yīng)電流最大；當(dāng)兩者垂直時(shí)，感應(yīng)電流最小．確定瞬時(shí)表達(dá)式時(shí)，注意線圈開始計(jì)時(shí)的位置，從而得出表達(dá)式形式是正弦還是余弦．根據(jù)閉合電路歐姆定律來確定．電流隨著電阻變化而變化，但不會(huì)改變?cè)€圈的電壓．練2

(2019年南昌模擬)某供電系統(tǒng)是由交流發(fā)電機(jī)輸出電壓和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成，如圖所示．圖中R0表示輸電線的電阻．則(

)A．當(dāng)電壓表V1示數(shù)減小而用電器負(fù)載不變時(shí)，不改變觸頭位置，電流表A1示數(shù)增大B．當(dāng)電壓表V1示數(shù)減小而用電器負(fù)載不變時(shí)，適當(dāng)上移觸頭P可使電流表A2的示數(shù)不變C．當(dāng)電壓表V1示數(shù)不變而用電器負(fù)載增加時(shí)，不改變觸頭位置，電流表A1示數(shù)不變D．當(dāng)電壓表V1示數(shù)不變而用電器負(fù)載增加時(shí)，適當(dāng)上移觸頭P，電流表A1示數(shù)一定減小【答案】B1．變壓器動(dòng)態(tài)問題的“制約”關(guān)系(1)電壓制約：副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定．(2)電流制約：原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定．(3)功率制約：原線圈的輸入功率P入由副線圈的輸出功率P出決定．(4)元件制約(由元件的特性制約負(fù)載電路)：負(fù)載回路中若存在二極管，則負(fù)載回路中通過的將不再是交流電，而是脈沖電流．1．遠(yuǎn)距離輸電的處理思路．對(duì)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．遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(如圖所示)考點(diǎn)3遠(yuǎn)距離輸電例3

(2018年青島二模)如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，n1、n2和n3、n4分別是升、降壓變壓器的原、副線圈，已知發(fā)電機(jī)的輸出電壓一定．用電高峰時(shí)，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他家的大功率電器開啟后，家中的白熾燈變暗．下列說法正確的是(

)A．該同學(xué)家開啟大功率電器后，輸電線上損失的功率減小B．若減小降壓變壓器原線圈n3的匝數(shù)，可能會(huì)使白熾燈正常發(fā)光C．若減小降壓變壓器副線圈n4的匝數(shù)，可能會(huì)使白熾燈正常發(fā)光D．若減小升壓變壓器副線圈n2的匝數(shù)，可能會(huì)使白熾燈正常發(fā)光【答案】B練3

(多選)(2019年廣安名校期末)如圖所示，在遠(yuǎn)距離輸電過程中，若保持原線圈的輸入功率不變，下列說法正確的是(

)A．升高U1會(huì)減小輸電電流I2B．升高U1會(huì)增大線路的功率損耗C．升高U1會(huì)增大線路的電壓損耗D．升高U1會(huì)提高電能的利用率【答案】AD解決本類問題的關(guān)鍵：(1)原、副線圈的電壓、電流與匝數(shù)比的關(guān)系；(2)升壓變壓器的輸出功率、功率損失和降壓變壓器的輸入功率之間的關(guān)系．掌握輸電線上功率損失的表達(dá)式，知道電壓損失和輸送電壓的關(guān)系．核心素養(yǎng)改造3模型方法：含二極管的變壓器問題在理