（北京專用）202x版高考物理總復(fù)習(xí)第十三章第2講變壓器遠(yuǎn)距離輸電

1、第2講變壓器遠(yuǎn)距離輸電,精品ppt,一 變壓器,二 遠(yuǎn)距離輸電,知識(shí)梳理,考點(diǎn)一 理想變壓器的基本關(guān)系,考點(diǎn)二 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析,考點(diǎn)三 遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題,深化拓展,知識(shí)梳理,一、變壓器,1.變壓原理:利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象改變交變電流的電壓。 原線圈接交變電流,由于非均勻變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),從而在副線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),可以輸出需要的電壓。,精品ppt,2.理想變壓器原、副線圈基本量間的關(guān)系 理想變壓器:沒有能量損失的變壓器。 電壓關(guān)系:=,與負(fù)載、副線圈多少無(wú)關(guān); 電流關(guān)系:只有一個(gè)副線圈時(shí)=; 有多個(gè)副線圈時(shí)I1n1=I2n2+I3n3+;,功率關(guān)系:P1=P2。,精品ppt,二、遠(yuǎn)距離輸

2、電,1.遠(yuǎn)距離輸電要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是減少輸電導(dǎo)線上的電功率損失,具體方法是:提高輸電電壓,減小輸電電流。,精品ppt,2.交流電遠(yuǎn)距離高壓輸電電路模式如圖所示。,精品ppt,3.遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系 功率關(guān)系:P1=P2,P1=P2,P2=P1+P線; 電流、電壓關(guān)系:=,=; 輸電電流:I2=;,精品ppt,=R線; 輸電效率:=100%=100%。,輸電導(dǎo)線上損耗的電功率:P線=P2-P1=I2(U2-U1)=,精品ppt,1.如圖所示,一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n1=1 000匝,副線圈匝數(shù)n2=200匝,交流電源的電動(dòng)勢(shì)e=311 sin 100t V(不考慮其內(nèi)阻),電阻R=8

3、8 。電壓表和電流表對(duì)電路的影響可忽略不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是(),精品ppt,A.電壓表的示數(shù)為62.2 V B.電流表的示數(shù)為2.5 A C.變壓器的輸入功率為22 W D.原線圈磁通量變化率的最大值為311 Wb/s,精品ppt,答案C原線圈兩端電壓為U1=V=220 V,則副線圈兩端電壓為U2= U1=44 V,電壓表示數(shù)為44 V,則I2=0.5 A,P出=0.544=22 W,又P入= P出,則P入=22 W=I1220 V,得I1=0.1 A,則電流表示數(shù)為0.1 A,交流電源的電動(dòng)勢(shì)e=311 sin 100t (V),而原線圈磁通量變化率的最大值為 Wb/s =0.311 Wb

4、/s,所以答案為C。,精品ppt,2.(多選)如圖所示,M為理想變壓器,各電表均可視為理想電表。當(dāng)電路輸入端a、b接正弦交流電壓,則在滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)的過(guò)程中,示數(shù)不會(huì)發(fā)生變化的電表是(CD) A.A1B.A2C.V1D.V2,精品ppt,解析由=知,電壓表V1的示數(shù)和電壓表,V2的示數(shù)均不變;當(dāng) 滑動(dòng)變阻器阻值變大時(shí),輸出功率減小,A1和A2的示數(shù)均減小。,精品ppt,3.遠(yuǎn)距離輸電時(shí),在輸出電功率不變的條件下( B ) A.只有增大導(dǎo)線的電阻,才能減小電流,提高輸電效率 B.提高輸電電壓,能減小電流,提高輸電效率 C.提高輸電電壓勢(shì)必增大輸電導(dǎo)線上的能量損耗 D.提高輸電電壓勢(shì)必

5、增大輸電導(dǎo)線上的電流,解析在輸出功率一定時(shí),由P=UI知,當(dāng)U增大時(shí),I減小,輸電導(dǎo)線損耗的 功率P損=I2R將變小。,精品ppt,深化拓展,考點(diǎn)一理想變壓器的基本關(guān)系,精品ppt,【情景素材教師備用】,精品ppt,1-1(2017北京理綜,16,6分)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=220sin 100t(V)的交流電源上,副線圈接有R=55 的負(fù)載電阻,原、副線圈匝 數(shù)之比為21,電流表、電壓表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是(B),A.原線圈的輸入功率為220 W B.電流表的讀數(shù)為1 A C.電壓表的讀數(shù)為110 V D.副線圈輸出交流電的周期為50 s,精品ppt,解析由題知,變壓

6、器的輸入電壓U1= V=220 V,所以U2=U1 =110 V;副線圈電流I2=2 A,原線圈電流I1=I2=1 A。本題中電壓 表、電流表的讀數(shù)為有效值,故B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;原線圈輸入功率P1= U1I1=220 W,A項(xiàng)錯(cuò)誤;交流電的周期T= s=0.02 s,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,精品ppt,1-2(多選)(2017海淀期末)如圖所示,一理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為2 200匝和110匝,將原線圈接在輸出電壓u=220 sin 100t(V)的 交流電源兩端。副線圈上只接有一個(gè)電阻R,與原線圈串聯(lián)的理想交流電流表的示數(shù)為0.20 A。下列說(shuō)法中正確的是(),精品ppt,A.變壓器副線圈中電

7、流的有效值為0.01 A B.電阻R兩端電壓的有效值為11 V C.電阻R的電功率為44 W D.穿過(guò)變壓器鐵芯的磁通量變化率的最大值為 Wb/s,精品ppt,答案BCD理想交流電流表顯示的是電流的有效值,可知原線圈電流有效值為0.20 A,由=可得I2=4 A,A錯(cuò);原線圈兩端電壓有效值為 220 V,由=得U2=11 V,B對(duì);電阻R的電功率為P=UI=114 W=44 W, C對(duì);穿過(guò)變壓器鐵芯的磁通量變化率最大時(shí),電路中有最大電壓,由公式E=n,得磁通量變化率的最大值為= Wb/s= Wb/s,D對(duì)。,精品ppt,考點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析,1.此類問(wèn)題大致有兩種情況:一是負(fù)載電阻不變

8、,原、副線圈的電壓(U1、U2)、電流(I1、I2)、輸入功率、輸出功率隨原、副線圈匝數(shù)比變化而變化的情況;另一類是原、副線圈匝數(shù)比不變,原、副線圈的電壓(U1、U2)、電流(I1、I2)、輸入功率、輸出功率隨負(fù)載電阻變化而變化的情況。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,這是處理此類問(wèn)題的關(guān)鍵。,精品ppt,精品ppt,2.動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的思路程序可表示為:,精品ppt,2-1(2017海淀二模)如圖所示為一理想變壓器,原線圈接在一輸出電壓為u=U0 sin t的交流電源兩端。電路中R0為定值電阻, V1、V2為理想交流電壓表,A為理想交流電流表,導(dǎo)線電阻不計(jì)。現(xiàn)使滑動(dòng)變阻器

9、R的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng),則下列說(shuō)法中正確的是(A),A.A的示數(shù)變小 B.V2的示數(shù)變小 C.V1與V2示數(shù)的比值變大 D.R0消耗的電功率變大,精品ppt,解析電壓U1決定U2保持不變,滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng),變阻器連入電路中的阻值變大,則I2變小,又I2決定I1,則I1也變小。U1/U2保持不變。P0=R0 變小,綜上,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。,精品ppt,2-2(多選)如圖所示,某理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié),原線圈兩端電壓為一峰值不變的正弦交變電壓,副線圈接一可變電阻R。在其他條件不變的情況下,為使變壓器輸入功率增大,下面的措施正確的是(BC),A.僅增加原線圈匝數(shù)n1 B.僅增加副

10、線圈匝數(shù)n2 C.僅減小電阻R的阻值 D.僅增大電阻R的阻值,精品ppt,解析變壓器的輸入功率由輸出功率決定,而P出=,故僅增大U2 或僅減小R,都可以達(dá)到增大P出的目的,而U2=U1,故僅增加n2也就意味 著僅增加U2,故B、C正確。,精品ppt,考點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題,1.如圖所示,發(fā)電站的輸出電功率為P,輸出電壓為U,用戶得到的電功率為P,電壓為U,則輸電電流為I=。,精品ppt,2.輸電導(dǎo)線損失的電壓:U線=U-U=IR線。,3.輸電導(dǎo)線上損失的電功率 P=P-P=I2R線=()2R線=。,4.減少電能損失的基本途徑:根據(jù)公式P=I2R線=R線可知有兩個(gè)基 本途徑,即減小輸電線電阻,如加

11、大輸電導(dǎo)線的橫截面積,采用電阻率小的材料等;高壓輸電,在輸送功率一定的條件下,提高電壓,減小輸電電流。,精品ppt,【情景素材教師備用】,精品ppt,3-1(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器和降壓變壓器向用戶供電。已知輸電線的總電阻為r,降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n3n4=n1,降壓變壓器的副線圈兩端電壓如圖乙所示,降壓變壓器的副線圈與阻值R0=22 的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器,則下列說(shuō)法正確的是(),精品ppt,精品ppt,A.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電的頻率為0.5 Hz B.降壓變壓器的副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u=220 sin 100

12、t V C.通過(guò)R0電流的最大值為20 A D.輸電線損失的功率為 (W),精品ppt,答案BD變壓器不改變交流電的頻率,由圖乙可知交流電的頻率f= Hz=50 Hz,A錯(cuò)誤;由圖乙知降壓變壓器的副線圈兩端電壓的瞬 時(shí)值表達(dá)式u=220 sin 100t V,B正確;通過(guò)R0電流的最大值Im= A=10 A,有效值I=10 A,通過(guò)輸電線的電流為I3=I= A, 輸電線損失的功率為P=r= (W),C錯(cuò)誤,D正確。,精品ppt,3-2發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220 V,輸出功率為44 kW,每條輸電線電阻為0.2 。 (1)求用戶得到的電壓和電功率各是多少 (2)如果發(fā)電站先用變壓比為110的升壓變壓器將電壓升高,經(jīng)同樣輸電線后變壓比為101的降壓變壓器降壓后供給用戶,則用戶得到的電壓和電功率各是多少?,答案(1)140 V28 kW(2)219.2 V43 840 W,精品ppt,解析(1)在用220 V電壓直接供電時(shí),電路如圖所示 設(shè)此時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U0,輸出功率為P0