18 19第2章習(xí)題課4變壓器的應(yīng)用及遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題

1、第二章第二章 交變電流交變電流 習(xí)題課4 變壓器的應(yīng)用及遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.進(jìn)一步理解變壓器的原理及規(guī)律 2.熟練應(yīng)用變壓器原、副線圈的決定因素解決動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題 3.熟悉遠(yuǎn)距離輸電中的各物理量關(guān)系當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 和損耗問(wèn)題，熟練解決遠(yuǎn)距離高壓輸電中的實(shí)際問(wèn)題 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 合合 作作 探探 究究攻攻 重重 難難 理想變壓器的規(guī)律分析 如圖1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為41，原線圈接入一電壓為uU0sin t的交流電源，副線圈接一個(gè)R27.5 的負(fù)載電阻

2、， 若U02202 V，100 rad/s，則下述結(jié)論正確的是( ) 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 圖1 A副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 V 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 1B副線圈中輸出交變電流的周期為100 s C原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 A D原線圈中的輸入功率為1102 W 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 U1n1思路點(diǎn)撥：由Un可求負(fù)線圈電壓 22由U1I1R可求I1. 2U2重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 220AC 原

3、線圈電壓有效值為U220 V，電壓表讀數(shù)為U24 V55 V，21U2I2周期T50 s，副線圈中電流I2R2 A，原線圈中電流I140.5 A，PI1U110 W 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 ?1?功率關(guān)系：P入P出. U1U2U3?2?電壓關(guān)系：nnn. 123I1n2?3?電流關(guān)系：若只有一個(gè)副線圈In. 21若有多組副線圈n1I1n2I2n3I3. ?4?變壓器不改變頻率. 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 針對(duì)訓(xùn)練 1.如圖2所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1 000匝，兩個(gè)副線

4、圈的匝數(shù)分別為n250匝和n3100匝，L1是“6 V 2 W”的小燈泡，L2是“12 V 4 W”的小燈泡當(dāng)原線圈接上交變電壓時(shí)，L1、L2都正常發(fā)光，那么，原線圈中的電流為( ) 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97752143】 圖 2 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 11A60 A B30 A 11C20 A D10 U1U2U3C 對(duì)多個(gè)副線圈，其電壓關(guān)系有nnn. 123由于輸入功率和輸出功率相等有n1I1n2I2n3I3. P21兩燈泡正常發(fā)光，對(duì)L1有U26 V，I2U3 A，對(duì)L2有U312 V，I32P31U3 A

5、 3當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 原線圈上的電壓 n11 000U1nU2506 V120 V. 2副線圈上總的輸出功率 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 P出PL1PL22 W4 W6 W. 原線圈上的輸入功率P入P出6 W. P入61原線圈中的電流I1U120 A20 A故選項(xiàng)C正確 1返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 如圖3所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合開(kāi)關(guān)S，下列說(shuō)法正確的

6、是( ) AP向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 BP向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變 CP向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小 DP向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大 圖 3 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 思路點(diǎn)撥：P的滑動(dòng)不影響U2. P向上滑，負(fù)載電阻減小，反之增加 BD 由于理想變壓器輸入電壓U1不變，原、副線圈匝數(shù)不變，所以輸出電壓U2也不變， 燈L亮度不隨P的滑動(dòng)而改變， 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤， 選項(xiàng)B正確P重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 U2向上滑動(dòng)時(shí)， 滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小， 負(fù)載總電阻R

7、總減小， 由I2R總I1n2知，通過(guò)副線圈的電流I2增大，輸出功率P2U2I2增大，再由In知輸入電21流I1也增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 U1n1負(fù)載發(fā)生變化時(shí)， 電流和電壓如何變化的判斷，先要由Un判斷U2是否22變化，再根據(jù)U2及負(fù)載電阻的變化，由歐姆定律確定副線圈中的電流I2的變當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 化，最后再由P入P出判斷原線圈中電流的變化. 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 針對(duì)訓(xùn)練 2(多選)理想自耦變壓器的原線圈接有如圖4乙所示的正弦式交變電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R

8、， 觸頭P與線圈始終接觸良好，下列判斷正確的是( ) 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 甲 乙 圖4 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 A交變電源的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是uU0cos (100t) B若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，則電阻R消耗的電功率增大 C若僅使電阻R增大，則原線圈的輸入電功率增大 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 D若使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向B端滑動(dòng)，則通過(guò)A處的電流一定增大 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 AB 由題圖乙可得交變電源的周期為T0.02 s，最大值為U0，則電源

9、的電壓uU0cos ?2?U0cos t?T?U1n1(100t)，選項(xiàng)A正確；由Un，若僅將觸頭P22重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 向A端滑動(dòng)，即n2增大，則副線圈的輸出電壓U2增大，電阻R消耗的電功率U2PR增大，選項(xiàng)B正確；若僅使電阻R增大，輸出電壓U2一定，則輸出電2當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 U2功率PR減小，原線圈的輸入電功率減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向B端滑動(dòng)，則輸出電壓U2減小，輸出和輸入的電功率減P小，通過(guò)A處的電流I1U一定減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤 12返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 遠(yuǎn)距離輸?shù)膿p耗問(wèn)題 某發(fā)電廠引進(jìn)秸稈焚燒發(fā)電機(jī)設(shè)備，

10、該發(fā)電機(jī)輸出功率為40 kW，輸出電壓為400 V，用變壓比(原、副線圈匝數(shù)比)為n1n215的變壓器升壓后向某小區(qū)供電，輸電線的總電阻為r5 ，電能到達(dá)該小區(qū)后再用變壓器降為220 V. 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 (1)畫出輸電過(guò)程的電路示意圖； (2)求輸電線上損失的電功率； (3)求降壓變壓器的變壓比n3n4. 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 思路點(diǎn)撥：由PU2I2及P2損I2r計(jì)算電功率損失 由U3U2I2r及n3n4U3U4計(jì)算n3n4. 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 【解析】 (1)輸電過(guò)程的電路示意圖如圖所示 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?

11、固固雙雙基基 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 U1n1(2)因?yàn)閁n 22n25輸電電壓U2nU11400 V2 000 V 1因?yàn)镻輸U(kuò)2I 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 解得輸電電流I20 A 輸電線上損失的功率 P損I r(20 A) 5 2 000 W. 22返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 (3)輸電線上損失的電壓 U損Ir20 A5 100 V 降壓變壓器的輸入電壓 U3U2U損2 000 V100 V1 900 V 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 n3U31 90095降壓變壓器的

12、變壓比nU22011. 44【答案】 (1)見(jiàn)解析圖 (2)2 000 W (3)9511 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 針對(duì)訓(xùn)練 3(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖5甲所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙所示輸電線的總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 分別為n1、n2，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97752144】 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基

13、 甲 乙 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 圖 5 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 A乙圖中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220 2 sin(100t) V n1n4B乙圖中電壓的有效值和用電器的額定電壓都是220 V，所以nn 23C通過(guò)升壓變壓器的電流頻率比通過(guò)降壓變壓器的電流頻率大 D升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 AD 由于輸電線上的電阻會(huì)損失電壓、電功率，使得U2U3，故P2P3，n1U1n4U4n1n4選項(xiàng)D正確； 因?yàn)閚U， ， 又由于UU所以U3，U3n2n322n3選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由交流電及變壓器基礎(chǔ)

14、知識(shí)可知選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 當(dāng)當(dāng) 堂堂 達(dá)達(dá) 標(biāo)標(biāo)固固 雙雙 基基 1.如圖6所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為201，兩個(gè)標(biāo)有“12 V 6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的)的示數(shù)分別是( ) 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 A120 V,0.10 A C120 V,0.05 A B240 V,0.025 A D240 V,0.05 A 圖 6 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 6D 燈泡正常工作， 副線圈電壓U212 V， 副

15、線圈電流I2212 A1 A，1根據(jù)匝數(shù)比得原線圈電流I120I20.05 A，原線圈電壓U120 U2240 V，故選項(xiàng)D正確 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 2(多選)為消除高壓輸電線上的凌冰，有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰若在正常供電時(shí)，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為P；除冰時(shí)，輸電線上的熱耗功率需變?yōu)? P，則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變)( ) 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97752145】 A輸電電流為3 I C輸電電壓為3

16、U B輸電電流為9 I 1D輸電電壓為3U 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 AD 輸電線上的熱耗功率P線I R線，熱耗功率由P變?yōu)? P，則電流由I變1為3 I，選項(xiàng)A正確；輸電功率P不變，由PUI，電流變?yōu)? I，輸電電壓為3U，重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 2當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 選項(xiàng)D正確 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 3.如圖7所示， 理想變壓器的原線圈匝數(shù)n11 600匝， 副線圈匝數(shù)n2800匝，交流電源的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值 e2202 sin(100t) V，交流電表阻對(duì)電路的影響可忽略不計(jì)則( ) 和的內(nèi)重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 圖7 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 A當(dāng)可變電阻R的阻值為110 時(shí)，變壓器的輸入功率為110 W B當(dāng)可變電阻R的阻值為110 時(shí)，電流表的示數(shù)為2 A 重重難難強(qiáng)強(qiáng)化化訓(xùn)訓(xùn)練練 當(dāng)當(dāng)堂堂達(dá)達(dá)檔檔?固固雙雙基基 C當(dāng)可變電阻R的阻值增大時(shí)，電壓表的示數(shù)增大 D通過(guò)可變電阻R的交變電流的頻率為100 Hz 返返首首頁(yè)頁(yè) 合合 作作 探探 究究?攻攻 重重 難難 U1n1A 由Un可知，副線圈的電壓瞬時(shí)值U110 2 sin(100t) V，故可變22?Um?2?2?電阻R的阻值為110 時(shí)，可變電阻消耗