2014屆一輪復(fù)習(xí)：專題11 第2講 變壓器 電能的輸送資料

1、第 2 講 變壓器電能的輸送,考點(diǎn) 1,理想變壓器,1構(gòu)造：由一個(gè)閉合鐵芯、原線圈及副線圈組成(如圖 1121 所示) 圖 1121,2工作原理：根據(jù)電磁感應(yīng)原理，即在同一鐵芯上的磁通 量的變化率處處相同 3理想變壓器中的參數(shù)關(guān)系 理想變壓器：不考慮銅損(線圈電阻產(chǎn)生的焦耳熱)、鐵損(渦 流產(chǎn)生的焦耳熱)和磁漏的變壓器，它的輸入功率_輸出,功率,等于,(1)功率關(guān)系：對(duì)于理想變壓器不考慮能量損失，總有 P入P出 (2)電壓關(guān)系,在同一鐵芯上只有一組副線圈時(shí)：I1U1I2U2,得,在同一鐵芯上只有一組副線圈時(shí)：,U2,_.,在同一鐵芯上有多組副線圈時(shí)：,(3)電流關(guān)系,_.,在同一鐵芯上有多組副

2、線圈時(shí)：由 P入P出知 I1U1I2U2 I3U3，得 I1n1I2n2I3n3.,U1,4注意事項(xiàng),(1)變壓器能改變交變電流電壓，但不能改變恒定電流(直流 電)的電壓如果原線圈接上直流電，則副線圈輸出電壓為零 (2)變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，用較細(xì)的導(dǎo) 線繞制；變壓器的低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，用較粗的 導(dǎo)線繞制,(3)副線圈上的電流電壓和原線圈上電流電壓一樣也是交,變的，且頻率相同,(4)相互制約關(guān)系,【跟蹤訓(xùn)練】,A電壓表 V1 的示數(shù)為 311 V B電壓表 V2 的示數(shù)為 62 V,C電流表 A1 的示數(shù)為 0.10 A D電流表 A2 的示數(shù)為 0.35 A,圖

3、1122,解析：由瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式可知電流頻率為 50 Hz，電壓 有效值約為 220 V，副線圈電壓有效值約為 44 V，算得副線圈 電流有效值約為 0.50 A，算得原線圈電流有效值約為 0.10 A， 故答案為 C.,答案：C,論正確的是(,),A副線圈中電壓表的讀數(shù)為 55 V,圖 1123,AC,考點(diǎn) 2,遠(yuǎn)距離輸電,1減少損耗的方法 發(fā)電機(jī)的輸出功率為一定值，PUI，在遠(yuǎn)距離輸電的過 程中，有相當(dāng)一部分能量損耗在輸電線上，設(shè)輸電線的電阻為 r，則損耗的電能，即轉(zhuǎn)化為熱能的部分為 QI2Rt，熱功率為,P損I2R，要減少線路上電能的損耗，有兩種方法：,(1)減小電阻：減小電阻率，現(xiàn)有

4、的導(dǎo)線多為鋁導(dǎo)線，可 改為銅，但價(jià)格太高；減小距離，但可行性不大；增大面 積，有局限性，并且耗費(fèi)材料,P熱,(2)減小電流：在輸出功率不變的情況下，要減小電流，必,須提高 U，即需采用高壓輸電,2遠(yuǎn)距離輸電,(1)遠(yuǎn)距離輸電的經(jīng)典模型(如圖 1124),(2)遠(yuǎn)距離輸電的三組關(guān)系及兩種損耗如下,圖 1124,【跟蹤訓(xùn)練】 3(2011 年廣州一模)圖 1125 是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，,下列說法正確的是(,),圖 1125 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,A,4(雙選，惠州

5、2012 屆高三一模)某發(fā)電廠通過遠(yuǎn)距離向 某學(xué)校輸電，輸送的電功率為 P，當(dāng)輸電線的電阻和輸送的電,功率不變時(shí)，則下列說法正確的是(,),A輸送的電壓越高，輸電線路上損失的電壓越大 B輸電線路上損失的電壓與輸送電流成正比 C輸電線路上損失的功率跟輸送電壓的平方成正比 D輸電線路上損失的功率跟輸送電壓的平方成反比,解析：根據(jù)輸電線路上損失的功率 P額I2R 以及輸電線上 的電流與輸出功率、電壓的關(guān)系 PUI 可知，當(dāng)輸電線的電阻 和輸送的電功率不變時(shí)，輸送的電壓越高，輸電線上的電流越,小，輸電線路上損失的電壓越小，且輸電線路上損失的功率跟,輸送電壓的平方成反比，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤，選項(xiàng) D 正確；

6、根據(jù)歐姆 定律可知，輸電線路上損失的電壓與輸送電流成正比，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤，B 正確,答案：BD,熱點(diǎn) 1,交變電流的圖象、變壓器及其簡(jiǎn)單綜合,【例 1】(雙選，2011 年廣東卷)圖 1126 甲左側(cè)的調(diào)壓 裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中 R55 ，A、V 為理想電 流表和電壓表若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓，電,),壓表的示數(shù)為 110 V，下列表述正確的是( 圖 1126,A電流表的示數(shù)為 2 A B原、副線圈的匝數(shù)比為 12 C電壓表的示數(shù)為電壓的有效值 D原線圈中交變電壓的頻率為 100 Hz,答案：AC,備考策略：這類問題往往綜合考查交變電流的圖象、變壓 器、歐姆定律等知識(shí)，

7、題目的難度并不大，要求考生全面掌握 基礎(chǔ)知識(shí)此外，由于變壓器與日常生活聯(lián)系較緊密，近年已 經(jīng)成為全國(guó)各地高考的主要考查對(duì)象，考生應(yīng)引起注意,【觸類旁通】 1(雙選，2011 年汕頭一模)如圖 1127 甲，一理想變 壓器原、副線圈匝數(shù)比 n1n2115，原線圈與正弦交變電源 連接，輸入電壓 u 隨時(shí)間 t 的變化規(guī)律如圖乙所示，副線圈僅,接入一個(gè) 10 的電阻則(,) 圖 1127,答案：AC,熱點(diǎn) 2,理想變壓器的動(dòng)態(tài)變化問題,方法簡(jiǎn)介：關(guān)于理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題一般有兩種類 型 (1)負(fù)載電阻不變，原副線圈的電壓 U1、U2，電流 I1、I2， 功率 P1、P2 隨匝數(shù)比變化而變化 (2

8、)匝數(shù)比不變，原副線圈的電壓 U1、U2，電流 I1、I2，功 率 P1、P2 隨負(fù)載電阻的變化而變化 無論哪種情況，處理此類問題的關(guān)鍵都是要分清變量和不 變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系 輸出功率決定輸入功率輸入電壓 U1 和匝數(shù)比決定輸出電 壓 U2；輸出電壓 U2 和負(fù)載電阻決定 I2；I2 和匝數(shù)比決定 I1.,【例 2】(2011 年福建卷)圖 1128 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(shí)間 t 的變化關(guān)系如圖乙所示現(xiàn)將 S1 接

9、,),1、S2 閉合，此時(shí) L2 正常發(fā)光下列說法正確的是( 圖 1128,B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,答案：D,【例 3】(雙選，2010 年濰坊一模)如圖 1129 所示電路 中的變壓器為理想變壓器，S 為單刀雙擲開關(guān) P 是滑動(dòng)變阻器 R 的滑動(dòng)觸頭，U1 為加在原線 圈兩端的交變電壓，I1、I2 分別為原線圈和副線,圈中的電流下列說法正確的是(,),A保持 P 的位置及 U1 不變，S 由 b 切換到 a，則 R 上消 耗的功率減小 B保持 P 的位置及 U1 不變，S

10、 由 a 切換到 b，則 I2 減小 C保持 P 的位置及 U1 不變，S 由 b 切換到 a，則 I1 增大 D保持 U1 不變，S 接在 b 端，將 P 向上滑動(dòng)，則 I1 減小,圖 1129,解析：本題考查了變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析由于不能正確 理解變壓器原副線圈電流、電壓與功率的制約關(guān)系很容易錯(cuò)解 S 由 b 切換到 a 時(shí)，副線圈匝數(shù)增多，則輸出電壓 U2 增大，R 消耗的功率增大，由變壓器功率關(guān)系可知，其輸入功率也增大， 故 I1 增大，所以 A 錯(cuò) C 對(duì)；S 由 a 切換到 b 時(shí)，副線圈匝數(shù) 減少，則輸出電壓 U2 減小，I2 減小，B 對(duì)；P 向上滑動(dòng)時(shí)，R 減小，I2 增大，

11、由電流與匝數(shù)的關(guān)系可知，I1 增大，D 錯(cuò),答案：BC,同類延伸：要用類直流電路動(dòng)態(tài)問題的方法分析變壓器動(dòng) 態(tài)變化問題具體思路是：要把副線圈上的電壓作為副線圈負(fù) 載的電源電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)分析直流電路動(dòng)態(tài)問題的方法分析副線 圈上的電流、電壓和功率變化一般分析的思路是： U1U2I2I1 ，P2P1.分析過程中要根據(jù)題意分清變量與不 變量，要明確變量之間的相互制約關(guān)系，應(yīng)用變壓器的幾個(gè)決 定關(guān)系,【觸類旁通】 2(雙選，2010 年天津卷)為探究理想變壓器原、副線圈電 壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電 源上，副線圈連接相同的燈泡 L1、L2，電路 中分別接了理想交流電壓表 V1、

12、V2 和理想 交流電流表 A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖,11210 所示當(dāng)開關(guān) S 閉合后(,),AA1 示數(shù)變大，A1 與 A2 示數(shù)的比值不變 BA1 示數(shù)變大，A1 與 A2 示數(shù)的比值變大 CV2 示數(shù)變小，V1 與 V2 示數(shù)的比值變大 DV2 示數(shù)不變，V1 與 V2 示數(shù)的比值不變,圖 11210,答案：AD,3(雙選)理想變壓器的原線圈連接電流表，副線圈接入電 路的匝數(shù)可以通過觸頭 Q 調(diào)節(jié)，在副線圈輸出 端連接了定值電阻 R0 和滑動(dòng)變阻器 R，在原線 圈上加一電壓為 U 的交流電，如圖 11211,所示，若(),AQ 位置不變，將 P 向上滑動(dòng)，U變大 BQ 位置不變，將

13、 P 向上滑動(dòng)，電流表的讀數(shù)變小 CP 位置不變，將 Q 向上滑動(dòng)，電流表的讀數(shù)變大 DP 位置不變，將 Q 向上滑動(dòng)，變壓器的輸入功率不變,圖 11211,解析：Q 位置不變時(shí)，U 不變，將 P 向上滑動(dòng)，因電阻 增大，故 I2 減小，電流表的示數(shù)減小若 P 位置不變，將 Q 向上滑動(dòng)，U 增大，I2 增大，電流表的示數(shù)增大，變壓器的輸 入功率增大,答案：BC,熱點(diǎn) 3,遠(yuǎn)距離輸電的計(jì)算,方法簡(jiǎn)介：處理遠(yuǎn)距離輸電問題，關(guān)鍵是正確建立并畫出 輸電流程圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中相應(yīng)的位置上，輸電 電流一般為聯(lián)系各物理量的重要線索，從“輸電線”開始，或 從“發(fā)電”、或從“用戶”開始，把握好各物理

14、量之間的相互 關(guān)系；抓住輸電的兩端電源與用電器、分析一條線輸 電線、研究?jī)纱坞妷鹤儞Q(升壓和降壓)；然后以升壓變壓器的 副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈構(gòu)成回路，利用電路知 識(shí)如歐姆定律等分析三者的電流、電壓和功率關(guān)系即：,(1)由輸電功率和輸電電壓確定輸電線中的電流,(2)計(jì)算輸電線路的電壓損失、功率損失，確定降壓變壓器,的輸入電壓、輸入功率,(3)計(jì)算升壓變壓器、降壓變壓器的變壓比,【例 4】(雙選，2010 年江蘇卷)在如圖 11212 所示的遠(yuǎn) 距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器， 發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功,),率的增大，下列說法中正

15、確的有( A.升壓變壓器的輸出電壓增大 B.降壓變壓器的輸出電壓增大 C.輸電線上損耗的功率增大 D.輸電線上損耗的功率占總 功率的比例增大,圖 11212,答案：CD,同類延伸： 在計(jì)算遠(yuǎn)距離輸電問題過程中，計(jì)算輸電線路 上功率損失和電壓損失時(shí)需要特別注意，分析和計(jì)算時(shí)必須用,【觸類旁通】 4(2010 年福建卷)中國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的 1000 kV 特高壓輸電 是目前世界上電壓最高的輸電工程.假設(shè)甲、乙兩地原采用500 kV 的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為 P.在保持輸送電功 率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用 1000 kV 特高壓輸電， 若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功

16、率將變?yōu)?(,),A.,P 4,B.,P 2,C2P,D4P,解析：本題以高壓輸電這一生活情境為背景，響應(yīng)了“兩 會(huì)”提出的節(jié)能減排的建議，考查了用遠(yuǎn)程高壓輸電減少能耗 的知識(shí)點(diǎn)，具有實(shí)際意義由 PUI 可知當(dāng)輸出電壓由 500 kV 升高到 1000 kV 時(shí)，電路中的電流將減為原來的一半；由 P損,答案：A,易錯(cuò)點(diǎn),理想變壓器的應(yīng)用,【例題】圖 11213 中，降壓變壓器的變壓系數(shù)是 3，即初 級(jí)線圈匝數(shù)與次級(jí)線圈的匝數(shù)之比是 3. 初級(jí)線圈的輸入電壓是 660 V，次級(jí)線圈 的電阻為 0.2 ，這臺(tái)變壓器供給 100 盞,“220 V,60 W”的電燈用電求：,(1)空載時(shí)次級(jí)線圈的路端電壓和輸出功率； (2)接通時(shí)次級(jí)線圈的路端電壓； (3)每盞燈的實(shí)際功率,圖 11213,理解能力的高低表現(xiàn)在把握文字的物理意義上題文中說 “次級(jí)線圈的電阻為 0.2 ”可見文中所述的變壓器有內(nèi)耗， 不是理想變壓器類比直流電路的知識(shí)