變壓器-電能的輸送

1、第2講變壓器電能的輸送考綱考綱考情考情三年三年1616考高考指數(shù)考高考指數(shù): :1.1.理想變壓器理想變壓器2.2.遠距離輸電遠距離輸電【知識梳理知識梳理】知識點知識點1 1 理想變壓器理想變壓器1.1.構(gòu)造和原理構(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。(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。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)系: :_。(2)(2)電壓關(guān)系電壓關(guān)系: : 若若n n1 1nn2 2, ,為為_變壓器變壓器; ;若若n n1 1nn2 2,

2、 ,為為_變壓器。變壓器。(3)(3)電流關(guān)系電流關(guān)系: :只有一個副線圈時只有一個副線圈時, =_;, =_;有多個副線圈時仍有有多個副線圈時仍有P P入入=P=P出出, ,據(jù)據(jù)P=UIP=UI可推出可推出,U,U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3+ +U+Un nI In n。原線圈原線圈副線圈副線圈閉合鐵芯閉合鐵芯互感互感P P入入=P=P出出1122UnUn，12II21nn降壓降壓升壓升壓3.3.幾種常用的變壓器幾種常用的變壓器: :(1)(1)自耦變壓器自耦變壓器調(diào)壓變壓器調(diào)壓變壓器, ,如圖如圖A A、B B所示。所示。(2)(2)互感器互感器

3、電壓互感器電壓互感器: :把高電壓變成把高電壓變成_,_,如圖如圖C C所示。所示。電流互感器電流互感器: :把大電流變成把大電流變成_, ,如圖如圖D D所示。所示。 低電壓低電壓小電流小電流知識點知識點2 2 遠距離輸電遠距離輸電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)P=P-P(1)P=P-P。(2)P=_= (2)P=_= 4.4.輸送電流輸送電流: :(1)I= (1)I= (2)I= (2)I= I I2 2R R2UR。PU。UUR。

4、【思維診斷思維診斷】(1)(1)變壓器不但可以改變交流電壓變壓器不但可以改變交流電壓, ,也可以改變直流電壓。也可以改變直流電壓。( () )(2)(2)理想變壓器的基本關(guān)系式中理想變壓器的基本關(guān)系式中, ,電壓和電流均為有效值。電壓和電流均為有效值。( () )(3)(3)高壓輸電的目的是增大輸電的電流。高壓輸電的目的是增大輸電的電流。( () )(4)(4)在輸送電壓一定時在輸送電壓一定時, ,輸送的電功率越大輸送的電功率越大, ,輸送過程中損失的功率越輸送過程中損失的功率越小。小。( () )(5)(5)變壓器原線圈中的電流由副線圈中的電流決定。變壓器原線圈中的電流由副線圈中的電流決定。

5、( () )提示提示: :(1)(1)。因為直流電產(chǎn)生的磁場不能發(fā)生變化。因為直流電產(chǎn)生的磁場不能發(fā)生變化, ,副線圈中無法產(chǎn)副線圈中無法產(chǎn)生感應(yīng)電流生感應(yīng)電流, ,所以變壓器不能改變直流電壓的大小。所以變壓器不能改變直流電壓的大小。(2)(2)。 中的電壓和電流均為有效值。中的電壓和電流均為有效值。(3)(3)。據(jù)。據(jù)I= I= 可知可知, ,輸送功率一定時輸送功率一定時, ,采用高壓輸電可減小輸電電采用高壓輸電可減小輸電電流流, ,從而減小功率損失。從而減小功率損失。(4)(4)。輸送電流。輸送電流I= ,PI= ,P損損=I=I2 2R,R,故故P P越大越大,P,P損損越大。越大。(5

6、)(5)。電網(wǎng)送電遵循。電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少用多少送多少”的原則的原則, ,說明說明I I原原由由I I副副決定。決定。11122221UnInUnIn及PUPU【小題快練小題快練】1.(1.(多選多選) )關(guān)于理想變壓器的工作原理關(guān)于理想變壓器的工作原理, ,以下說法正確的是以下說法正確的是( () )A.A.通過正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變通過正弦式交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B.B.穿過原、副線圈的磁場的變化頻率相同穿過原、副線圈的磁場的變化頻率相同C.C.穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D.D.原線圈中的電

7、流通過鐵芯流到了副線圈原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈【解析解析】選選B B、C C。變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)原理。變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)原理, ,通過原線圈中通過原線圈中磁通量的變化磁通量的變化, ,使副線圈感應(yīng)出電動勢和電流使副線圈感應(yīng)出電動勢和電流; ;故本題選項故本題選項A A、D D錯誤錯誤,B,B、C C正確。正確。2.2.如圖所示如圖所示, ,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為21,21,電池和交變電源的電池和交變電源的電動勢都為電動勢都為6V,6V,內(nèi)阻均不計。下列說法正確的是內(nèi)阻均不計。下列說法正確的是( () )A.SA.S與與a a接通的瞬間

8、接通的瞬間,R,R中無感應(yīng)電流中無感應(yīng)電流B.SB.S與與a a接通穩(wěn)定后接通穩(wěn)定后,R,R中有感應(yīng)電流中有感應(yīng)電流C.SC.S與與b b接通穩(wěn)定后接通穩(wěn)定后,R,R兩端的電壓為兩端的電壓為3V3VD.SD.S與與b b接通穩(wěn)定后接通穩(wěn)定后, ,原、副線圈中電流的頻率之比為原、副線圈中電流的頻率之比為2121【解析解析】選選C C。變壓器只能改變交流電的電壓。變壓器只能改變交流電的電壓, ,在開關(guān)在開關(guān)S S剛接通剛接通a a時時,R,R中中有感應(yīng)電流有感應(yīng)電流, ,但電路穩(wěn)定后則無感應(yīng)電流但電路穩(wěn)定后則無感應(yīng)電流, ,故故A A、B B均錯。當開關(guān)均錯。當開關(guān)S S接通接通b b穩(wěn)定后穩(wěn)定后

9、,R,R上的電壓上的電壓U U2 2= = U U1 1=3V,=3V,原、副線圈中電流的頻率相等原、副線圈中電流的頻率相等, ,故故D D錯誤錯誤,C,C正確。正確。21nn3.3.輸電線的電阻共計為輸電線的電阻共計為r,r,輸送的電功率為輸送的電功率為P,P,用電壓用電壓U U送電送電, ,則用戶能得則用戶能得到的電功率為到的電功率為( () ) 【解析解析】選選B B。輸電電流。輸電電流I= I= 輸電線上的損失功率輸電線上的損失功率P=IP=I2 2R= R= 用戶得到的功率用戶得到的功率P P用用=P-P=P- =P-P=P- 故本題只有故本題只有B B正確。正確。22222PUPA

10、.P B.Pr C.P D.rUrUPU，22PrU，22PrU，4.4.如圖所示如圖所示, ,一理想自耦變壓器線圈一理想自耦變壓器線圈ABAB繞在一個圓環(huán)形的閉合鐵芯上繞在一個圓環(huán)形的閉合鐵芯上, ,輸入端輸入端ABAB間加一正弦式交流電壓間加一正弦式交流電壓, ,在輸出端在輸出端BPBP間連接了理想交流電流間連接了理想交流電流表、燈泡和滑動變阻器表、燈泡和滑動變阻器, ,移動移動P P的位置的位置, ,可改變副線圈的匝數(shù)可改變副線圈的匝數(shù), ,變阻器的變阻器的滑動觸頭標記為滑動觸頭標記為Q,Q,則則( () )A.A.只將只將P P向順時針方向移動時向順時針方向移動時, ,燈泡的亮度變大燈

11、泡的亮度變大B.B.只將只將P P向順時針方向移動時向順時針方向移動時, ,電流表的讀數(shù)變大電流表的讀數(shù)變大C.C.只將只將Q Q向下移動時向下移動時, ,電流表的讀數(shù)變大電流表的讀數(shù)變大D.D.只提高輸入端的電壓只提高輸入端的電壓U U時時, ,電流表的讀數(shù)變大電流表的讀數(shù)變大【解析解析】選選D D。由題圖可知原線圈的長度為。由題圖可知原線圈的長度為AB,AB,副線圈的長度為副線圈的長度為PB,PB,所所以當以當P P順時針轉(zhuǎn)動時順時針轉(zhuǎn)動時, ,副線圈匝數(shù)減小副線圈匝數(shù)減小, ,據(jù)據(jù) 可知可知, ,燈泡的亮度減燈泡的亮度減小小, ,電流表讀數(shù)減小電流表讀數(shù)減小, ,故故A A、B B均錯。

12、當滑動觸頭均錯。當滑動觸頭Q Q向下移動時向下移動時, ,外電阻增外電阻增大大, ,電壓不變電壓不變, ,故電流表讀數(shù)變小故電流表讀數(shù)變小,C,C錯誤錯誤; ;若只提高輸入電壓若只提高輸入電壓U U時時, ,電流電流表的讀數(shù)會變大表的讀數(shù)會變大, ,故故D D正確。正確。1122UnUn5.(5.(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,理想變壓器的初級線圈接交流電源理想變壓器的初級線圈接交流電源, ,次級線圈接次級線圈接阻值為阻值為R R的負載電阻。若與初級線圈連接的電壓表的負載電阻。若與初級線圈連接的電壓表V V1 1的示數(shù)為的示數(shù)為U U1 1, ,與次與次級線圈連接的電壓表級線圈連接的電壓

13、表V V2 2的示數(shù)為的示數(shù)為U U2 2, ,且且U U2 2UU1 1, ,則以下判斷中正確的是則以下判斷中正確的是 ( () )A.A.該變壓器輸入電流與輸出電流之比為該變壓器輸入電流與輸出電流之比為U U1 1UU2 2B.B.該變壓器輸入功率與輸出功率之比為該變壓器輸入功率與輸出功率之比為U U2 2UU1 1C.C.通過負載電阻通過負載電阻R R的電流的電流I I2 2= = D.D.通過初級線圈的電流通過初級線圈的電流I I1 1= = 2UR221UU R【解析解析】選選C C、D D。據(jù)。據(jù)P P1 1=P=P2 2, ,可得可得I I1 1U U1 1=I=I2 2U U2

14、 2, , 故故A A、B B均錯誤。通均錯誤。通過過R R的電流的電流 故故C C、D D均正確。均正確。1221IUIU，222221211UUUIIIRUU R，而，考點考點1 1 理想變壓器原理和基本關(guān)系理想變壓器原理和基本關(guān)系1.1.變壓器的工作原理變壓器的工作原理: :2.2.理想變壓器的基本關(guān)系理想變壓器的基本關(guān)系: :理想理想變壓器變壓器沒有能量損失沒有能量損失( (銅損、鐵損銅損、鐵損) )沒有磁通量損失沒有磁通量損失( (磁通量全部集中在鐵芯中磁通量全部集中在鐵芯中) )基基本本關(guān)關(guān)系系功率功率關(guān)系關(guān)系P P入入=P=P出出電壓電壓關(guān)系關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比原、副

15、線圈的電壓比等于匝數(shù)比: : 電流電流關(guān)系關(guān)系只有一個副線圈時只有一個副線圈時, ,電流和匝數(shù)成反比電流和匝數(shù)成反比: : 頻率頻率關(guān)系關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等原、副線圈中電流的頻率相等1122UnUn1221InIn制制約約關(guān)關(guān)系系電壓電壓副線圈電壓副線圈電壓U U2 2由原線圈電壓由原線圈電壓U U1 1和匝數(shù)比決定和匝數(shù)比決定功率功率原線圈的輸入功率原線圈的輸入功率P P入入由副線圈的輸出功率由副線圈的輸出功率P P出出決決定定電流電流原線圈電流原線圈電流I I1 1由副線圈電流由副線圈電流I I2 2和匝數(shù)比決定和匝數(shù)比決定【典例典例1 1】( (多選多選)(2014)(2014

16、新課標全國卷新課標全國卷)如圖如圖, ,一理想變壓器原、一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為副線圈的匝數(shù)分別為n n1 1、n n2 2。原線圈通過一理想電流表。原線圈通過一理想電流表 接正弦交接正弦交流電源流電源, ,一個二極管和阻值為一個二極管和阻值為R R的負載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端。的負載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端。假設(shè)該二極管的正向電阻為零假設(shè)該二極管的正向電阻為零, ,反向電阻為無窮大。用交流電壓表測反向電阻為無窮大。用交流電壓表測得得a a、b b端和端和c c、d d端的電壓分別為端的電壓分別為U Uabab和和U Ucdcd, ,則則( () )A.UA.UababUUcd

17、cd=n=n1 1nn2 2B.B.增大負載電阻的阻值增大負載電阻的阻值R,R,電流表的讀數(shù)變小電流表的讀數(shù)變小C.C.負載電阻的阻值越小負載電阻的阻值越小,cd,cd間的電壓間的電壓U Ucdcd越大越大D.D.將二極管短路將二極管短路, ,電流表的讀數(shù)加倍電流表的讀數(shù)加倍【解題探究解題探究】求解此題應(yīng)把握以下三點求解此題應(yīng)把握以下三點: :(1)(1)原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的電壓之比等于_之比。之比。(2)(2)二極管具有二極管具有_導(dǎo)電性。導(dǎo)電性。(3)(3)電流表的讀數(shù)隨電流表的讀數(shù)隨R R的變化而的變化而_。匝數(shù)匝數(shù)單向單向變化變化【解析解析】選選B B、D D。若變壓器

18、原線圈電壓為。若變壓器原線圈電壓為U Uabab, ,則副線圈電壓為則副線圈電壓為U U2 2= = U Uabab。由二極管的單向?qū)щ娦灾?。由二極管的單向?qū)щ娦灾? : 得得U Ucdcd= U= U2 2, ,故故 選項選項A A錯誤錯誤; ;增大負載電阻的阻值增大負載電阻的阻值R,R,則變壓器副線圈電流則變壓器副線圈電流減小減小, ,原線圈電流也減小原線圈電流也減小, ,即電流表的讀數(shù)變小即電流表的讀數(shù)變小, ,選項選項B B正確正確;cd;cd間的電間的電壓由變壓器的原線圈電壓決定壓由變壓器的原線圈電壓決定, ,與負載電阻無關(guān)與負載電阻無關(guān), ,選項選項C C錯誤錯誤; ;將二極管將二

19、極管短路時短路時,U,Ucdcd=U=U2 2, ,副線圈功率加倍副線圈功率加倍, ,所以原線圈功率加倍所以原線圈功率加倍, ,電流加倍電流加倍, ,故故選項選項D D正確。正確。21nn22cd2UUTT,R2R22ab1cd2U2nUn，【易錯提醒易錯提醒】本題易把本題易把c c、d d端的電壓當成變壓器副線圈兩端的電壓端的電壓當成變壓器副線圈兩端的電壓, ,得出得出U UababUUcdcd=n=n1 1nn2 2, ,從而錯選從而錯選A A項。錯誤原因是不理解理想變壓器的項。錯誤原因是不理解理想變壓器的變壓規(guī)律和二極管的單向?qū)щ娦?。變壓?guī)律和二極管的單向?qū)щ娦?。【典例典? 2】(20

20、12(2012福建高考福建高考) )如圖如圖, ,理想變壓器原線圈輸入電壓理想變壓器原線圈輸入電壓u=Uu=Um msint,sint,副線圈電路中副線圈電路中R R0 0為定值電阻為定值電阻,R,R是滑動變阻器。是滑動變阻器。V V1 1和和V V2 2是理是理想交流電壓表想交流電壓表, ,示數(shù)分別用示數(shù)分別用U U1 1和和U U2 2表示表示;A;A1 1和和A A2 2是理想交流電流表是理想交流電流表, ,示數(shù)示數(shù)分別用分別用I I1 1和和I I2 2表示。下列說法正確的是表示。下列說法正確的是( () )A.IA.I1 1和和I I2 2表示電流的瞬時值表示電流的瞬時值B.UB.U

21、1 1和和U U2 2表示電壓的最大值表示電壓的最大值C.C.滑片滑片P P向下滑動過程中向下滑動過程中,U,U2 2不變、不變、I I1 1變大變大D.D.滑片滑片P P向下滑動過程中向下滑動過程中,U,U2 2變小、變小、I I1 1變小變小【解題探究解題探究】(1)(1)負載電阻發(fā)生變化時負載電阻發(fā)生變化時, ,變壓器的輸出電壓發(fā)生變化嗎變壓器的輸出電壓發(fā)生變化嗎? ?提示提示: :變壓器的電壓關(guān)系僅與匝數(shù)比有關(guān)變壓器的電壓關(guān)系僅與匝數(shù)比有關(guān), ,與負載無關(guān)與負載無關(guān), ,即使存在多個即使存在多個線圈的情況下線圈的情況下, ,每個線圈兩端的電壓也只與匝數(shù)成正比。每個線圈兩端的電壓也只與匝

22、數(shù)成正比。(2)(2)應(yīng)當依據(jù)怎樣的順序分析各物理量的變化情況應(yīng)當依據(jù)怎樣的順序分析各物理量的變化情況? ?提示提示: :本題可依照以下順序進行分析本題可依照以下順序進行分析: :負載電阻發(fā)生變負載電阻發(fā)生變化化變壓器電壓變壓器電壓關(guān)系不變關(guān)系不變負載上的電流負載上的電流( (功率功率) )變化情況變化情況變壓器的輸入電流變壓器的輸入電流( (輸入輸入功率功率) )。【解析解析】選選C C。交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為有效值。交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為有效值,A,A、B B錯。由于輸入端電壓錯。由于輸入端電壓U U1 1和理想變壓器匝數(shù)比不變和理想變壓器匝數(shù)比不變, ,所以所

23、以U U2 2不變?；蛔?。滑片P P向下滑動過程中向下滑動過程中, ,電阻變小電阻變小, ,電流電流I I2 2變大變大, ,輸出功率變大輸出功率變大, ,則輸入功率變則輸入功率變大大, ,電流電流I I1 1變大變大,C,C對、對、D D錯錯, ,故選故選C C?！究偨Y(jié)提升總結(jié)提升】關(guān)于理想變壓器的四點注意關(guān)于理想變壓器的四點注意(1)(1)變壓器不能改變直流電壓。變壓器不能改變直流電壓。(2)(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流變壓器只能改變交變電流的電壓和電流, ,不能改變交變電流的頻率。不能改變交變電流的頻率。(3)(3)理想變壓器本身不消耗能量。理想變壓器本身不消耗能量。(4

24、)(4)理想變壓器基本關(guān)系中的理想變壓器基本關(guān)系中的U U1 1、U U2 2、I I1 1、I I2 2均為有效值。均為有效值?！咀兪阶兪?+11+1】1.(1.(多選多選)(2014)(2014山東高考山東高考) )如圖如圖, ,將額定電壓為將額定電壓為60V60V的用電器的用電器, ,通過一理通過一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關(guān)想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關(guān)S S后后, ,用電器正常工作用電器正常工作, ,交流交流電壓表和交流電流表電壓表和交流電流表( (均為理想電表均為理想電表) )的示數(shù)分別為的示數(shù)分別為220V220V和和2.2A2.2A。以下。以下判斷正確的是判斷正

25、確的是( () )A.A.變壓器輸入功率為變壓器輸入功率為484W484WB.B.通過原線圈的電流的有效值為通過原線圈的電流的有效值為0.6A0.6AC.C.通過副線圈的電流的最大值為通過副線圈的電流的最大值為2.2A2.2AD.D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比變壓器原、副線圈匝數(shù)比n n1 1nn2 2=113=113【解析解析】選選B B、D D。變壓器副線圈電流表的讀數(shù)。變壓器副線圈電流表的讀數(shù)2.2A2.2A為有效值為有效值, ,故選項故選項C C錯誤錯誤; ;原線圈電壓表的讀數(shù)原線圈電壓表的讀數(shù)220V220V也為有效值也為有效值, ,由變壓器的電壓關(guān)系由變壓器的電壓關(guān)系 可得可得 D D

26、正確正確; ;由變壓器的電流關(guān)系由變壓器的電流關(guān)系 可得通過原線圈的電流為可得通過原線圈的電流為I I1 1= = 2.2A=0.6A,2.2A=0.6A,故故B B正確正確; ;變壓器變壓器的輸入功率為的輸入功率為P=UP=U1 1I I1 1=220=2200.6W=132W,0.6W=132W,選項選項A A錯誤。錯誤。1122UnUn，12n22011n603，1221InIn，221n3In112.2.如圖所示的電路中如圖所示的電路中, ,有一自耦變壓器有一自耦變壓器, ,左側(cè)并聯(lián)一只理想電壓表左側(cè)并聯(lián)一只理想電壓表V V1 1后后接在穩(wěn)定的交流電源上接在穩(wěn)定的交流電源上; ;右側(cè)串

27、聯(lián)燈泡右側(cè)串聯(lián)燈泡L L和滑動變阻器和滑動變阻器R,RR,R上并聯(lián)一只上并聯(lián)一只理想電壓表理想電壓表V V2 2, ,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( () )A.A.若若F F不動不動, ,滑片滑片P P向下滑動時向下滑動時,V,V1 1示數(shù)變大示數(shù)變大,V,V2 2示數(shù)變小示數(shù)變小B.B.若若F F不動不動, ,滑片滑片P P向下滑動時向下滑動時, ,燈泡消耗的功率變小燈泡消耗的功率變小C.C.若若P P不動不動, ,滑片滑片F(xiàn) F向下滑動時向下滑動時,V,V1 1、V V2 2的示數(shù)均變小的示數(shù)均變小D.D.若若P P不動不動, ,滑片滑片F(xiàn) F向下滑動時向下滑動時, ,燈泡消耗的

28、功率變大燈泡消耗的功率變大【解析解析】選選B B。若。若F F不動不動, ,滑片滑片P P向下滑動時向下滑動時, ,滑動變阻器接入電路中的滑動變阻器接入電路中的電阻變大電阻變大, ,則副線圈回路中總電阻變大則副線圈回路中總電阻變大, ,則回路中電流減小則回路中電流減小, ,燈泡兩端燈泡兩端電壓減小電壓減小, ,功率變小功率變小, ,滑動變阻器兩端電壓變大滑動變阻器兩端電壓變大,V,V2 2的示數(shù)變大的示數(shù)變大, ,而原線而原線圈兩端電壓不變?nèi)啥穗妷翰蛔? ,則則A A錯誤錯誤,B,B正確正確; ;若若P P不動不動, ,滑片滑片F(xiàn) F向下滑動時向下滑動時, ,根據(jù)理根據(jù)理想變壓器特點可知原線

29、圈兩端電壓不變想變壓器特點可知原線圈兩端電壓不變, ,副線圈兩端電壓減小副線圈兩端電壓減小, ,則副線則副線圈回路中電流變小圈回路中電流變小, ,燈泡燈泡L L消耗的功率減小消耗的功率減小, ,電壓表電壓表V V2 2的示數(shù)變小的示數(shù)變小,C,C、D D錯誤。錯誤?？键c考點2 2 遠距離輸電遠距離輸電1.1.降低輸電損耗的兩個途徑降低輸電損耗的兩個途徑: :(1)(1)減小輸電線的電阻減小輸電線的電阻, ,由電阻定律由電阻定律R= R= 可知可知, ,在輸電距離一定的情在輸電距離一定的情況下況下, ,為了減小電阻為了減小電阻, ,應(yīng)采用電阻率小的材料應(yīng)采用電阻率小的材料, ,也可以增加導(dǎo)線的橫

30、截也可以增加導(dǎo)線的橫截面積。面積。(2)(2)減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流, ,由由P=UIP=UI可知可知, ,當輸送功率一定時當輸送功率一定時, ,提高提高輸電電壓輸電電壓, ,可以減小輸電電流?？梢詼p小輸電電流。Sl2.2.遠距離輸電問題的遠距離輸電問題的“三二一三二一”: :(1)(1)理清三個回路。理清三個回路。(2)(2)抓住兩個聯(lián)系。抓住兩個聯(lián)系。理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路1 1和回路和回路2,2,由變壓器原理可得由變壓器原理可得: :線圈線圈1(1(匝數(shù)為匝數(shù)為n n1 1) )和線圈和線圈2(2(匝數(shù)為匝數(shù)為n n2 2) )中各

31、個量間的關(guān)系是中各個量間的關(guān)系是 P P1 1=P=P2 2。理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路2 2和回路和回路3,3,由變壓器原理可得由變壓器原理可得: :線圈線圈3(3(匝數(shù)為匝數(shù)為n n3 3) )和線圈和線圈4(4(匝數(shù)為匝數(shù)為n n4 4) )中各個量間的關(guān)系是中各個量間的關(guān)系是 P P3 3=P=P4 4。(3)(3)掌握一個守恒掌握一個守恒: :能量守恒關(guān)系式能量守恒關(guān)系式P P1 1=P=P損損+P+P3 311122221UnIn,UnIn33344443UnIn,UnIn【典例典例3 3】(2014(2014浙江高考浙江高考) )如圖所示為遠距離交流輸電

32、的簡化電路圖。如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是發(fā)電廠的輸出電壓是U,U,用等效總電阻是用等效總電阻是r r的兩條輸電線輸電的兩條輸電線輸電, ,輸電線路輸電線路中的電流是中的電流是I I1 1, ,其末端間的電壓為其末端間的電壓為U U1 1。在輸電線與用戶間連有一理想。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器變壓器, ,流入用戶端的電流為流入用戶端的電流為I I2 2。則。則( () )A.A.用戶端的電壓為用戶端的電壓為 B.B.輸電線上的電壓降為輸電線上的電壓降為U UC.C.理想變壓器的輸入功率為理想變壓器的輸入功率為I I1 12 2r rD.D.輸電線路上損失的電功

33、率為輸電線路上損失的電功率為I I1 1U U112I UI【解題探究解題探究】(1)(1)如何計算電阻如何計算電阻r r兩端的電壓兩端的電壓? ?提示提示: :兩種方法兩種方法, ,U=U-UU=U-U1 1或或U=IU=I1 1r r。(2)(2)如何計算輸電過程中的電功率損失如何計算輸電過程中的電功率損失? ?提示提示: :三種方法三種方法, ,P=PP=P入入-P-P出出或或P=IP=I1 1(U-U(U-U1 1) )或或P=IP=I1 12 2r r?！窘馕鼋馕觥窟x選A A。理想變壓器輸入和輸出功率相同。理想變壓器輸入和輸出功率相同, ,設(shè)用戶端得到的電壓設(shè)用戶端得到的電壓為為U

34、U2 2, ,所以所以I I1 1U U1 1=U=U2 2I I2 2,A,A項正確項正確; ;輸電線上電壓降為輸電線上電壓降為U=IU=I1 1r,r,或者或者U=U-U=U-U U1 1,B,B項錯誤項錯誤; ;理想變壓器輸入功率為理想變壓器輸入功率為P=IP=I1 1U U1 1,C,C項錯誤項錯誤; ;損失的功率損失的功率P=IP=I1 12 2r,Dr,D項錯誤。項錯誤?！究偨Y(jié)提升總結(jié)提升】遠距離輸電問題的處理思路遠距離輸電問題的處理思路(1)(1)畫出輸電線路圖畫出輸電線路圖, ,將已知量和未知量標在圖中相應(yīng)位置。將已知量和未知量標在圖中相應(yīng)位置。(2)(2)將輸電線路劃分為幾個

35、獨立回路。將輸電線路劃分為幾個獨立回路。(3)(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路根據(jù)串并聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路物理量之間的關(guān)系。物理量之間的關(guān)系。(4)(4)根據(jù)升壓、降壓根據(jù)升壓、降壓, ,原、副線圈的電壓、電流關(guān)系和功率關(guān)系列式求原、副線圈的電壓、電流關(guān)系和功率關(guān)系列式求解。解?！咀兪接?xùn)練變式訓(xùn)練】(2014(2014四川高考四川高考) )如圖所示如圖所示, ,甲是遠距離輸電線路的示甲是遠距離輸電線路的示意圖意圖, ,乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖像乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖像, ,則則( () )A.A.用戶用電器上交流電的頻

36、率是用戶用電器上交流電的頻率是100Hz100HzB.B.發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500V500VC.C.輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D.D.當用戶用電器的總電阻增大時當用戶用電器的總電阻增大時, ,輸電線上損失的功率減小輸電線上損失的功率減小【解析解析】選選D D。由圖乙可知交流電的周期為。由圖乙可知交流電的周期為0.02s,0.02s,頻率為頻率為50Hz,50Hz,則則A A錯錯誤誤; ;發(fā)電機輸出電壓的有效值是發(fā)電機輸出電壓的有效值是 V,V,則則B B錯誤錯誤; ;輸電線上的電流由用輸

37、電線上的電流由用戶消耗的功率及降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比共同決定戶消耗的功率及降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比共同決定, ,則則C C錯誤錯誤; ;當當用戶用電器的總電阻增大時用戶用電器的總電阻增大時, ,設(shè)降壓變壓器副線圈兩端的電壓為設(shè)降壓變壓器副線圈兩端的電壓為U U4 4, ,則則U U4 4沒變沒變, ,由由P= P= 知知, ,用戶消耗功率變小用戶消耗功率變小, ,降壓變壓器輸入功率變小降壓變壓器輸入功率變小, ,設(shè)降壓變壓器原線圈電壓為設(shè)降壓變壓器原線圈電壓為U U3 3, ,又又P P入入=I=I線線U U3 3,U,U3 3沒變沒變,I,I線線變小變小,P,P線線=I=I線線2 2R

38、 R線線, ,R R線線未變未變, ,則輸電線上損失的功率減少則輸電線上損失的功率減少, ,故故D D正確。正確。500224UR【加固訓(xùn)練加固訓(xùn)練】( (多選多選) )一臺發(fā)電機最大輸出功率為一臺發(fā)電機最大輸出功率為4 000kW,4 000kW,電壓為電壓為4000V,4000V,經(jīng)變壓器經(jīng)變壓器T T1 1升壓后向遠方輸電。輸電線路總電阻為升壓后向遠方輸電。輸電線路總電阻為R=1kR=1k。到。到目的地經(jīng)變壓器目的地經(jīng)變壓器T T2 2降壓降壓, ,負載為多個正常發(fā)光的燈泡負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220V(220V60W)60W)。若。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的在輸電線

39、路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%,10%,變壓器變壓器T T1 1和和T T2 2的耗的耗損可忽略損可忽略, ,發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài), ,則則( () )A.TA.T1 1原、副線圈電流分別為原、副線圈電流分別為10103 3A A和和20A20AB.TB.T2 2原、副線圈電壓分別為原、副線圈電壓分別為1.81.810105 5V V和和220V220VC.TC.T1 1和和T T2 2的變壓比分別為的變壓比分別為150150和和401401D.D.有有6 610104 4盞燈泡盞燈泡(220V(220V60W)60W)正常發(fā)光正常發(fā)光【解析解析】選選A A

40、、B B、D D。遠距離輸電的模型如圖所示。遠距離輸電的模型如圖所示。T T1 1原線圈的電流為原線圈的電流為 =1=110103 3A,A,輸電線路上損輸電線路上損失的功率為失的功率為P P損損=I=I2 22 2R=10%PR=10%P1 1, ,所以所以I I2 2= =20A,= =20A,選項選項A A正確正確;T;T1 1的原、副線圈匝數(shù)比為的原、副線圈匝數(shù)比為 T T1 1上副線圈的上副線圈的電壓為電壓為U U2 2=50U=50U1 1=2=210105 5V,TV,T2 2原線圈的電壓為原線圈的電壓為U U3 3=U=U2 2-I-I2 2R=2R=210105 5V-20V

41、-2010103 3V=1.8V=1.810105 5V,V,選項選項B B正確正確;T;T2 2上原、副線圈的變壓比為上原、副線圈的變壓比為 選項選項C C錯誤錯誤; ;能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為:N= :N= =6=610104 4, ,選項選項D D正確。正確。3111P4 000 10I AU400031310%P4 000 100.1 AR1 1012321nI201nI1050；3344nUnU531.8 109 10,22011190%P60【資源平臺資源平臺】備選角度備選角度: :可調(diào)變壓器問題的分析可調(diào)變壓器問題的分析【典例典例】( (多選多選) )如圖

42、所示為一理想變壓器如圖所示為一理想變壓器,K,K為為單刀雙擲開關(guān)單刀雙擲開關(guān),P,P為滑動變阻器的滑動觸頭為滑動變阻器的滑動觸頭,U,U1 1為加在原線圈兩端的電壓為加在原線圈兩端的電壓,I,I1 1為原線圈中的電為原線圈中的電流強度流強度, ,則則( () )A.A.保持保持U U1 1及及P P的位置不變的位置不變,K,K由由a a合到合到b b時時,I,I1 1將增大將增大B.B.保持保持U U1 1及及P P的位置不變的位置不變,K,K由由b b合到合到a a時時,R,R消耗的功率減小消耗的功率減小C.C.保持保持U U1 1不變不變,K,K合在合在a a處處, ,使使P P上滑上滑,

43、I,I1 1將增大將增大D.D.保持保持P P的位置不變的位置不變,K,K合在合在a a處處, ,若若U U1 1增大增大,I,I1 1將增大將增大【規(guī)范解答規(guī)范解答】選選A A、B B、D D。保持。保持U U1 1及及P P位置不變位置不變,K,K由由a a合到合到b b時時, ,原線圈原線圈匝數(shù)減小匝數(shù)減小, ,由由 得得U U2 2增大增大, ,輸出功率增大輸出功率增大, ,輸入功率增大輸入功率增大, ,由由P P1 1= =I I1 1U U1 1得得I I1 1增大增大,A,A對。同理對。同理,K,K由由b b合到合到a a時時, ,原線圈匝數(shù)增大原線圈匝數(shù)增大,U,U2 2減小減

44、小,R,R上上消耗功率減小消耗功率減小,B,B正確。正確。U U1 1不變不變,K,K合到合到a a上上,P,P上滑上滑,R,R增大增大, ,由由I= I= 可知副可知副線圈上電流減小線圈上電流減小, ,故原線圈電流故原線圈電流I I1 1減小減小,C,C錯。錯。P P位置不變位置不變,K,K合到合到a a處處,U,U1 1增大增大,U,U2 2增大增大, ,副線圈上電流副線圈上電流I I2 2增大增大, ,由由 可知可知I I1 1增大增大,D,D正確。正確。1122nUnUUR1221InIn建模提能之建模提能之9 9理想變壓器模型理想變壓器模型1.1.理想變壓器模型特點理想變壓器模型特點

45、: :(1)(1)沒有磁通量損失沒有磁通量損失, ,即穿過原、副線圈每匝的磁通量大小相等。即穿過原、副線圈每匝的磁通量大小相等。(2)(2)不消耗能量不消耗能量( (即無能量損失即無能量損失),),也不貯存能量。也不貯存能量。(3)(3)組成原、副線圈的導(dǎo)線沒有電阻組成原、副線圈的導(dǎo)線沒有電阻, ,工作中沒有熱能產(chǎn)生。工作中沒有熱能產(chǎn)生。(4)(4)鐵芯中沒有因渦流現(xiàn)象而產(chǎn)生的能量損失。鐵芯中沒有因渦流現(xiàn)象而產(chǎn)生的能量損失。(5)(5)副線圈的空載電流趨于副線圈的空載電流趨于0 0。2.2.求解變壓器問題應(yīng)注意的問題求解變壓器問題應(yīng)注意的問題: :(1)(1)原線圈接入交流電時原線圈接入交流電

46、時, ,鐵芯中的磁通量發(fā)生周期性變化鐵芯中的磁通量發(fā)生周期性變化, ,鐵芯上每鐵芯上每匝線圈中磁通量變化率相同。匝線圈中磁通量變化率相同。(2)(2)在原線圈中在原線圈中, ,電能轉(zhuǎn)化成磁場能電能轉(zhuǎn)化成磁場能; ;在副線圈中磁場能轉(zhuǎn)化成電能。在副線圈中磁場能轉(zhuǎn)化成電能。(3)(3)在負載電阻不變時在負載電阻不變時, ,原、副線圈的電流原、副線圈的電流I I1 1、I I2 2, ,功率功率P P1 1、P P2 2, ,副線圈副線圈的電壓的電壓U U2 2, ,隨匝數(shù)比的變化而變化。隨匝數(shù)比的變化而變化。(4)(4)在原、副線圈的匝數(shù)比不變時在原、副線圈的匝數(shù)比不變時, ,原、副線圈的電流原、

47、副線圈的電流I I1 1、I I2 2, ,功率功率P P1 1、P P2 2, ,隨負載電阻的變化而變化。隨負載電阻的變化而變化。【典例典例】圖甲為一理想變壓器圖甲為一理想變壓器,ab,ab為原線圈為原線圈,ce,ce為副線圈為副線圈,d,d為副線圈引為副線圈引出的一個接頭出的一個接頭, ,原線圈輸入正弦式交變電壓的原線圈輸入正弦式交變電壓的u -tu -t圖像如圖乙所示。圖像如圖乙所示。若只在若只在cece間接一只間接一只R Rcece=400=400的電阻的電阻, ,或只在或只在dede間接一只間接一只R Rdede=225=225的電的電阻阻, ,兩種情況下電阻消耗的功率均為兩種情況下

48、電阻消耗的功率均為80W80W。(1)(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值請寫出原線圈輸入電壓瞬時值u uabab的表達式。的表達式。(2)(2)求只在求只在cece間接間接400400電阻時電阻時, ,原線圈中的電流原線圈中的電流I I1 1。(3)(3)求求cece和和dede間線圈的匝數(shù)比間線圈的匝數(shù)比n ncecenndede。【解題探究解題探究】(1)(1)書寫交流電瞬時值表達式時書寫交流電瞬時值表達式時, ,需要哪些物理量需要哪些物理量? ?本題中這些量的大本題中這些量的大小為多少小為多少? ?提示提示: :峰值峰值U Um m=400V,=400V,角速度角速度= =200= =200rad/srad/s。(2)(2)當副線圈只有一組時當副線圈只有一組時, ,電壓和電流的關(guān)系是什么電壓和電流的關(guān)系是什么? ?提示提示: : 2T1221UIUI?！窘馕鼋馕觥?1)(1)由題圖乙知由題圖乙知=200rad/s,=200rad/s,輸入電壓瞬時值輸入電壓瞬時值u uabab=400sin(200t)V=400sin(200t)V(2)(2)電壓有效值電壓有效值U U1 1= = 理想變壓器功