202X版高考物理總復(fù)習(xí)第十一章第2節(jié)變壓器電能的輸送課件

1、第第2 2節(jié)變壓器電能的輸送節(jié)變壓器電能的輸送基礎(chǔ)過關(guān)基礎(chǔ)過關(guān)考點(diǎn)研析考點(diǎn)研析素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)一、理想變壓器一、理想變壓器1.1.理想變壓器的構(gòu)造和原理理想變壓器的構(gòu)造和原理( (如圖所示如圖所示) )(1)(1)主要構(gòu)造主要構(gòu)造: :由由 、 和和 組成組成. .原線圈原線圈基礎(chǔ)過關(guān)基礎(chǔ)過關(guān) 緊扣教材緊扣教材自主落實(shí)自主落實(shí)(2)(2)工作原理工作原理: :電磁感應(yīng)的電磁感應(yīng)的 現(xiàn)象現(xiàn)象. .副線圈副線圈閉合鐵芯閉合鐵芯互感互感注意注意: :理想變壓器是一個(gè)理想化模型理想變壓器是一個(gè)理想化模型. .2.2.理想變壓器的基本關(guān)系式理想變壓器的基本關(guān)系式(1)(1)功率關(guān)系功率關(guān)

2、系: : . .P P入入=P=P出出降壓降壓 升壓升壓3.3.有多個(gè)有多個(gè)(n(n個(gè)個(gè)) )副線圈的變壓器副線圈的變壓器P P入入= = , ,據(jù)據(jù)P=UIP=UI可推出可推出,U,U1 1I I1 1= = . .P P出出U U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3+U+Un nI In n4.4.幾種常見的變壓器幾種常見的變壓器(1)(1)自耦變壓器自耦變壓器調(diào)壓變壓器調(diào)壓變壓器. .自耦變壓器原理如圖所示自耦變壓器原理如圖所示: :若若AXAX為輸入端為輸入端, ,觸頭觸頭a a向上移動(dòng)時(shí)向上移動(dòng)時(shí), ,副線圈匝數(shù)副線圈匝數(shù)N N2 2 , ,輸出電壓輸出電壓 . .增加增加升

3、高升高(2)(2)互感器互感器 互感器：拔高成低.流互感器：把大流成小流.電壓電壓變電壓電電變電二、遠(yuǎn)距離輸電二、遠(yuǎn)距離輸電1.1.輸電過程輸電過程( (如圖所示如圖所示) )2.2.電壓損失電壓損失(1)U=U-U.(1)U=U-U.(2)U=(2)U= . .IRIR3.3.功率損失功率損失(1)(1)P=P-P.P=P-P.I I2 2R R 自主自主探究探究分析人教版教材選修分析人教版教材選修3 3- -2P2P4545圖圖5.55.5- -2.2.(1)(1)利用圖中所給條件利用圖中所給條件, ,輸電線上功率損失為多少輸電線上功率損失為多少? ?答案答案: :P=IP=I2 2r.r

4、.(2)(2)分析輸電過程中降低輸電損耗有哪些途徑分析輸電過程中降低輸電損耗有哪些途徑? ?答案答案: :有兩個(gè)途徑有兩個(gè)途徑, ,一是減小輸電線的電阻一是減小輸電線的電阻; ;二是減小輸電導(dǎo)線二是減小輸電導(dǎo)線中的電流中的電流. .(1)(1)變壓器不但能改變交變電流的電壓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還能改變交變電流的頻率.(.( ) )過關(guān)巧練過關(guān)巧練1.1.思考判斷思考判斷(2)(2)理想變壓器能改變交變電壓、交變電流理想變壓器能改變交變電壓、交變電流, ,但不改變功率但不改變功率, ,即輸入功率總等于即輸入功率總等于輸出功率輸出功率.(.( ) )(3)(3

5、)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí), ,原線圈的輸入電流隨之增大原線圈的輸入電流隨之增大.(.( ) )(4)(4)變壓器只對(duì)變化的電流起作用變壓器只對(duì)變化的電流起作用, ,對(duì)恒定電流不起作用對(duì)恒定電流不起作用.(.( ) )(5)(5)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時(shí)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時(shí), ,副線圈兩端無電壓副線圈兩端無電壓.(.( ) )2.2. 人教版選修人教版選修3 3- -2 2P44P44T2T2改編改編 有些機(jī)床為了安全有些機(jī)床為了安全, ,照明電燈用的電壓是照明電燈用的電壓是36 V,36 V,這個(gè)電壓是把這個(gè)電壓是把380

6、V380 V的電壓降壓后得到的的電壓降壓后得到的. .如果變壓器的原線圈是如果變壓器的原線圈是1 1401 140匝匝, ,副副線圈是線圈是( ( ) )A.1 081A.1 081匝匝 B.1 800B.1 800匝匝C.108C.108匝匝 D.8 010D.8 010匝匝C CA A 3.3. 人教版選修人教版選修3 3- -2 2P50P50T3T3改編改編 從發(fā)電站輸出的功率為從發(fā)電站輸出的功率為220 kW,220 kW,輸電線的總電輸電線的總電阻為阻為0.05 ,0.05 ,用用110 V110 V和和11 kV11 kV兩種電壓輸電兩種電壓輸電. .兩種情況下輸電線上由電阻造成

7、兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為的電壓損失之比為( ( ) )A.1001A.1001 B.1100 B.1100C.110C.110 D.101 D.101考點(diǎn)一理想變壓器的原理和基本關(guān)系考點(diǎn)一理想變壓器的原理和基本關(guān)系1.1.變壓器的工作原理變壓器的工作原理考點(diǎn)研析考點(diǎn)研析 核心探究核心探究重難突破重難突破2.2.理想變壓器的制約關(guān)系理想變壓器的制約關(guān)系B B 【針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練】 (2019 (2019山東德州檢測(cè)山東德州檢測(cè))()(多選多選) )對(duì)于一個(gè)理想變壓器而言對(duì)于一個(gè)理想變壓器而言, ,在它在它正常工作時(shí)關(guān)于其說法正確的是正常工作時(shí)關(guān)于其說法正確的是( ( ) )A

8、.A.副線圈中的電動(dòng)勢(shì)是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)而產(chǎn)生的副線圈中的電動(dòng)勢(shì)是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)而產(chǎn)生的B.B.輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能, ,再轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為電能C.C.輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能, ,再轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為電能D.D.輸送的電能經(jīng)變壓器的鐵芯直接傳輸過去輸送的電能經(jīng)變壓器的鐵芯直接傳輸過去ABAB解析解析: :變壓器的原理是原線圈的電流發(fā)生變化變壓器的原理是原線圈的電流發(fā)生變化, ,從而引起副線圈中磁通量變從而引起副線圈中磁通量變化化, ,產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì), ,故故A A正確正確; ;變壓器電能的輸送是電能經(jīng)變壓器

9、先轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)變壓器電能的輸送是電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能能, ,再轉(zhuǎn)化為電能輸送到副線圈電路中再轉(zhuǎn)化為電能輸送到副線圈電路中, ,故故B B正確正確,C,D,C,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .考點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析考點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析1.1.變壓器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況變壓器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況(1)(1)匝數(shù)比不變、負(fù)載發(fā)生變化的情況匝數(shù)比不變、負(fù)載發(fā)生變化的情況( (如圖如圖) )當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí),I,I2 2變化變化, ,輸出電流輸出電流I I2 2決定輸入電流決定輸入電流I I1 1, ,故故I I1 1發(fā)生變化發(fā)生變化. .I I2 2變化引起變化引起P P2 2變化變

10、化,P,P1 1=P=P2 2, ,故故P P1 1發(fā)生變化發(fā)生變化. .(2)(2)負(fù)載電阻不變、匝數(shù)發(fā)生變化的情況負(fù)載電阻不變、匝數(shù)發(fā)生變化的情況( (如圖如圖) )R R不變不變,U,U2 2改變改變, ,故故I I2 2發(fā)生變化發(fā)生變化. .2.2.分析動(dòng)態(tài)問題的思維程序可表示為分析動(dòng)態(tài)問題的思維程序可表示為D DA.A.只將只將S S1 1從從1 1撥向撥向2 2時(shí)時(shí), ,電流表示數(shù)變小電流表示數(shù)變小B.B.只將只將S S2 2從從3 3撥向撥向4 4時(shí)時(shí), ,電流表示數(shù)變大電流表示數(shù)變大C.C.只將只將R R的滑片上移的滑片上移,R,R1 1的電功率變大的電功率變大D.D.只將只將

11、R R的滑片上移的滑片上移,R,R2 2的電功率減小的電功率減小【針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練】 ( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,一個(gè)理想變壓器原線圈輸入正弦式交變電一個(gè)理想變壓器原線圈輸入正弦式交變電流流, ,副線圈回路中定值電阻副線圈回路中定值電阻R R0 0的阻值小于滑動(dòng)變阻器的阻值小于滑動(dòng)變阻器R R的總阻值的總阻值, ,則在滑片則在滑片P P由由a a移向移向b b的過程中的過程中( ( ) )A.A.副線圈中交變電流頻率減小副線圈中交變電流頻率減小B.B.原線圈中電流減小原線圈中電流減小C.C.變壓器的輸入功率增大變壓器的輸入功率增大D.D.滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器R R消耗的功率先增大

12、后減小消耗的功率先增大后減小BDBD考點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電考點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電1.1.輸電過程的三個(gè)回路輸電過程的三個(gè)回路( (如圖所示如圖所示) )3.3.把握一個(gè)能量守恒關(guān)系式把握一個(gè)能量守恒關(guān)系式P P1 1=P=P損損+P+P4 4. .【典例典例3 3】 某鄉(xiāng)村修建了一座小型水電站某鄉(xiāng)村修建了一座小型水電站, ,發(fā)電機(jī)輸出功率為發(fā)電機(jī)輸出功率為9 kW,9 kW,輸出電壓輸出電壓為為500 V,500 V,輸電線的總電阻為輸電線的總電阻為10 ,10 ,允許線路損耗的功率為輸出功率的允許線路損耗的功率為輸出功率的4%.4%.求求: :(1)(1)村民和村辦小企業(yè)需要村民和村辦小企業(yè)需要220

13、V220 V電壓時(shí)電壓時(shí), ,所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少副線圈的匝數(shù)比各為多少?(?(不計(jì)變壓器的損耗不計(jì)變壓器的損耗) )思路探究思路探究 (1)(1)畫出輸電電路圖畫出輸電電路圖, ,并標(biāo)上各個(gè)物理量并標(biāo)上各個(gè)物理量. .答案答案: :答案答案: :(1)13(1)1372117211(2)(2)若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送, ,村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少是多少? ?思路探究思路探究(2)(2)分析升壓變壓器、降壓變壓器的功率及電壓關(guān)系分析升壓變壓器、降壓

14、變壓器的功率及電壓關(guān)系? ?答案答案:U:U送送=U+U=U+U1 1,P,P輸出輸出=P=P輸送輸送=P=P用用+P.+P.答案答案: :(2)320 V(2)320 V5 760 W5 760 W方法技巧方法技巧(1)(1)畫出電能輸送的整個(gè)原理草圖畫出電能輸送的整個(gè)原理草圖. .(2)(2)以變壓器鐵芯為界線區(qū)分各個(gè)回路以變壓器鐵芯為界線區(qū)分各個(gè)回路, ,各回路獨(dú)立各回路獨(dú)立, ,分析回路中的電壓、電分析回路中的電壓、電流和功率等問題流和功率等問題. .(3)(3)各回路間通過變壓器的匝數(shù)比、電壓比、電流比和原、副線圈輸入功率各回路間通過變壓器的匝數(shù)比、電壓比、電流比和原、副線圈輸入功率

15、與輸出功率相同的關(guān)系相聯(lián)系與輸出功率相同的關(guān)系相聯(lián)系. .題組訓(xùn)練題組訓(xùn)練1.1. 儀表示數(shù)變化分析儀表示數(shù)變化分析 如圖如圖, ,利用理想變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電利用理想變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電, ,發(fā)電廠的輸發(fā)電廠的輸出電壓恒定出電壓恒定, ,輸電線路的電阻不變輸電線路的電阻不變, ,當(dāng)用電高峰到來時(shí)當(dāng)用電高峰到來時(shí)( ( ) )A.A.輸電線上損耗的功率減小輸電線上損耗的功率減小B.B.電壓表電壓表V V1 1的示數(shù)減小的示數(shù)減小, ,電流表電流表A A1 1增大增大C.C.電壓表電壓表V V2 2的示數(shù)增大的示數(shù)增大, ,電流表電流表A A2 2減小減小D.D.用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減

16、小用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小D D 2.2. 遠(yuǎn)距離輸電中的計(jì)算問題遠(yuǎn)距離輸電中的計(jì)算問題 ( (多選多選) )如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖, ,升壓變壓器升壓變壓器T T1 1和降壓變壓器和降壓變壓器T T2 2均為理想變壓器均為理想變壓器,n,n1 1nn2 2=1m,n=1m,n3 3nn4 4=n1(m,n=n1(m,n都大于都大于1).1).輸電線的總電阻為輸電線的總電阻為2r,2r,升壓變壓器升壓變壓器T T1 1原線圈的電壓的有效值為原線圈的電壓的有效值為U,TU,T1 1的原線圈的原線圈輸入的電功率為輸入的電功率為P.P.下列說法正確的是下列說法正確的是

17、( ( ) )BCDBCD核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)模型一自耦變壓器模型一自耦變壓器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, ,自耦變自耦變壓器壓器( (又稱調(diào)壓器又稱調(diào)壓器),),它只有一個(gè)線圈它只有一個(gè)線圈, ,其中的一部分作為另一個(gè)線圈其中的一部分作為另一個(gè)線圈, ,當(dāng)交流當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí)電源接不同的端點(diǎn)時(shí), ,它可以升壓也可以降壓它可以升壓也可以降壓, ,變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用壓器均適用, ,如圖所示如圖所示. .【思維拓展思維拓展】 三種特殊的理想變壓器模型三種特殊的理想變

18、壓器模型素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升 學(xué)科素養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)演練提升演練提升A A A.A.當(dāng)當(dāng)R R3 3不變不變, ,滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)觸頭P P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,電流表讀數(shù)變小電流表讀數(shù)變小, ,電壓表讀數(shù)變小電壓表讀數(shù)變小B.B.當(dāng)當(dāng)R R3 3不變不變, ,滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)觸頭P P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,電流表讀數(shù)變小電流表讀數(shù)變小, ,電壓表讀數(shù)變小電壓表讀數(shù)變小C.C.當(dāng)當(dāng)P P不動(dòng)不動(dòng), ,滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí), ,電流表讀數(shù)變小電流表讀數(shù)變小, ,電壓表讀數(shù)變小電壓表讀數(shù)變小D.D.當(dāng)當(dāng)P P不動(dòng)不動(dòng), ,滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)

19、觸頭向下滑動(dòng)時(shí), ,電流表讀數(shù)變大電流表讀數(shù)變大, ,電壓表讀數(shù)變大電壓表讀數(shù)變大模型二互感器模型二互感器項(xiàng)目項(xiàng)目電壓互感器電壓互感器電流互感器電流互感器原理圖原理圖原線圈原線圈的連接的連接并聯(lián)在高壓電路中并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交流電路中串聯(lián)在交流電路中副線圈副線圈的連接的連接連接電壓表連接電壓表連接電流表連接電流表作用作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒏唠妷鹤優(yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯兂尚‰娏鲗⒋箅娏髯兂尚‰娏麝P(guān)系式關(guān)系式I I1 1n n1 1=I=I2 2n n2 21122UnUn【示例示例2 2】 如圖所示如圖所示,M,N,M,N為兩條交流輸電線為兩條交流輸電線,(,(甲甲) )、( (乙乙) )兩圖

20、是配電室中的兩圖是配電室中的互感器和交流電表的兩種接線示意圖互感器和交流電表的兩種接線示意圖, ,以下說法正確的是以下說法正確的是( ( ) )A.A.在在( (乙乙) )圖中圖中, ,線圈線圈N N4 4的導(dǎo)線一定比線圈的導(dǎo)線一定比線圈N N3 3的導(dǎo)線粗的導(dǎo)線粗B.(B.(甲甲) )圖中的電表是交流電流表圖中的電表是交流電流表,(,(乙乙) )圖中的電表是交流電壓表圖中的電表是交流電壓表C.(C.(甲甲) )圖中的電表是交流電壓表圖中的電表是交流電壓表,(,(乙乙) )圖中的電表是交流電流表圖中的電表是交流電流表D.(D.(甲甲) )、( (乙乙) )兩圖中的電表均為交流電流表兩圖中的電表

21、均為交流電流表C C解析解析: :( (甲甲) )圖為電壓互感器圖為電壓互感器,(,(乙乙) )圖為電流互感器圖為電流互感器, ,由此判斷由此判斷C C項(xiàng)正確項(xiàng)正確,B,D,B,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤;(;(乙乙) )圖中圖中N N3 3對(duì)應(yīng)大電流對(duì)應(yīng)大電流, ,匝數(shù)少匝數(shù)少, ,可使用較粗導(dǎo)線繞制可使用較粗導(dǎo)線繞制, ,減少能量損減少能量損失失.N.N4 4對(duì)應(yīng)小電流對(duì)應(yīng)小電流, ,匝數(shù)多匝數(shù)多, ,相對(duì)相對(duì)N N3 3來說來說, ,可使用較細(xì)導(dǎo)線繞制可使用較細(xì)導(dǎo)線繞制, ,故故A A項(xiàng)錯(cuò)項(xiàng)錯(cuò). .模型三多個(gè)副線圈變壓器模型三多個(gè)副線圈變壓器遇到具有兩個(gè)遇到具有兩個(gè)( (或兩個(gè)以上或兩個(gè)以上) )副線圈

22、的變壓器問題時(shí)副線圈的變壓器問題時(shí), ,應(yīng)注意三個(gè)關(guān)系應(yīng)注意三個(gè)關(guān)系: :(2)(2)電流關(guān)系電流關(guān)系:n:n1 1I I1 1=n=n2 2I I2 2+n+n3 3I I3 3+ +(3)(3)功率關(guān)系功率關(guān)系:P:P1 1=P=P2 2+P+P3 3+ +【示例示例3 3】 如圖所示如圖所示, ,理想變壓器有兩個(gè)副線圈理想變壓器有兩個(gè)副線圈,L,L1 1,L,L2 2是兩盞規(guī)格為是兩盞規(guī)格為“8 V, 10 8 V, 10 W”W”的燈泡的燈泡,L,L3 3,L,L4 4是兩盞規(guī)格為是兩盞規(guī)格為“6 V,12 W”6 V,12 W”的燈泡的燈泡, ,當(dāng)變壓器的輸入電壓為當(dāng)變壓器的輸入電壓

23、為U U1 1=220 V=220 V時(shí)時(shí), ,四盞燈泡恰好都能正常發(fā)光四盞燈泡恰好都能正常發(fā)光, ,如果原線圈的匝數(shù)如果原線圈的匝數(shù)n n1 1=1 100=1 100匝匝, ,求求: :(1)(1)副線圈副線圈n n2 2,n,n3 3的匝數(shù)的匝數(shù); ;答案答案: :(1)(1)副線圈副線圈n n2 2,n,n3 3的匝數(shù)分別為的匝數(shù)分別為4040匝和匝和6060匝匝(2)(2)電流表的讀數(shù)電流表的讀數(shù). .答案答案: :(2)0.2 A(2)0.2 A高考模擬高考模擬1.1.(2016(2016全國全國卷卷,19)(,19)(多選多選) )如圖如圖, ,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電

24、理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡壓相同的燈泡a a和和b.b.當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓U U為燈泡額定電壓的為燈泡額定電壓的1010倍時(shí)倍時(shí), ,兩燈泡均能正常兩燈泡均能正常發(fā)光發(fā)光, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )ADADA.A.原、副線圈匝數(shù)之比為原、副線圈匝數(shù)之比為9191B.B.原、副線圈匝數(shù)之比為原、副線圈匝數(shù)之比為1919C.C.此時(shí)此時(shí)a a和和b b的電功率之比為的電功率之比為9191D.D.此時(shí)此時(shí)a a和和b b的電功率之比為的電功率之比為19192.2.(2019(2019吉林長春質(zhì)量檢測(cè)吉林長春質(zhì)量檢測(cè)) )如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,理想變壓器的原線圈電路中裝有理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5 A0.5 A的保險(xiǎn)絲的保險(xiǎn)絲L(L(電阻忽略不計(jì)電阻忽略不計(jì)),),原線圈匝數(shù)原線