高考物理一輪配套10.2 變壓器電能輸送ppt課件

1、 1. 變壓器是由變壓器是由 、 和和 組成的。其任務(wù)組成的。其任務(wù)原理是根據(jù)原理是根據(jù) 原理來改動交流電壓的。不思索銅損線圈電阻產(chǎn)生原理來改動交流電壓的。不思索銅損線圈電阻產(chǎn)生的焦耳熱、鐵損渦流產(chǎn)生的焦耳熱和漏磁的變壓器，即理想變壓器，的焦耳熱、鐵損渦流產(chǎn)生的焦耳熱和漏磁的變壓器，即理想變壓器，它的輸入功率和輸出功率它的輸入功率和輸出功率 。 2.理想變壓器的根本關(guān)系式：理想變壓器的根本關(guān)系式： 電壓關(guān)系：原、副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)比。電壓關(guān)系：原、副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)比。公式為公式為 。 電流關(guān)系：只需一個副線圈時，原、副線圈的電流跟它們的匝數(shù)電流關(guān)系：只

2、需一個副線圈時，原、副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比。公式為成反比。公式為 。 3.遠(yuǎn)間隔輸電遠(yuǎn)間隔輸電 關(guān)鍵：減小輸電線路上的關(guān)鍵：減小輸電線路上的 ，P耗耗I2R線。線。 方法：方法： 減小輸電線的減小輸電線的 。如采用電阻率小的資料，加大導(dǎo)線的橫截。如采用電阻率小的資料，加大導(dǎo)線的橫截面積。面積。 輸電。在保送功率一定的條件下，提高保送輸電。在保送功率一定的條件下，提高保送 ，減小，減小保送電流。保送電流。學(xué)案學(xué)案2 變壓器變壓器 電能的保送電能的保送閉合鐵芯閉合鐵芯原線圈原線圈副線圈副線圈互感互感相等相等U1/U2=n1/n2I1/I2=n2/n1電能損失電能損失電阻電阻高壓高壓電壓電壓

3、考點(diǎn)考點(diǎn) 1 變壓器原理及規(guī)律運(yùn)用變壓器原理及規(guī)律運(yùn)用 1.理想變壓器的任務(wù)原理理想變壓器的任務(wù)原理 (1)理想變壓器：是一種理想化模型，沒有任何損耗，輸入功率等出理想變壓器：是一種理想化模型，沒有任何損耗，輸入功率等出輸出功率。輸出功率。 理想變壓器原、副線圈中具有完全一樣的磁通量及磁通量的變化率。理想變壓器原、副線圈中具有完全一樣的磁通量及磁通量的變化率。 (2)任務(wù)原理：利用互感原理任務(wù)原理：利用互感原理(電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理)，所以變壓器不能改動，所以變壓器不能改動恒定電壓。恒定電壓。 (3)電壓比和電流比電壓比和電流比 電壓比：由電壓比：由U=n/ t得單個副線圈得單個副線圈U1

4、/U2=n1/n2，多個副線，多個副線U1:U2:U3=n1:n2:n3 電流比：單個副線圈電流比：單個副線圈I1/I2n2/n1 多個副線圈，由多個副線圈，由P1=P2+P3+ 得得U1I1=U2I2+U3I3+ n1I1=n2I2+n3I3+ (1)當(dāng)副線圈只需一個時，原副線當(dāng)副線圈只需一個時，原副線 圈中的電流與匝數(shù)存在圈中的電流與匝數(shù)存在I1/I2=n2/n1 的關(guān)系，此式闡明原副線的關(guān)系，此式闡明原副線圈中的電流成正比，即圈中的電流成正比，即I1I2，而非反比關(guān)系。，而非反比關(guān)系。 (2)變壓器的以上關(guān)系都是根據(jù)口字型的變變壓器的以上關(guān)系都是根據(jù)口字型的變壓器推出的。假設(shè)變壓器不是壓

5、器推出的。假設(shè)變壓器不是“口字型時，應(yīng)口字型時，應(yīng)根據(jù)變壓器的原理及各線圈中磁通量的關(guān)系推根據(jù)變壓器的原理及各線圈中磁通量的關(guān)系推導(dǎo)出各物理量的關(guān)系。導(dǎo)出各物理量的關(guān)系。 (1)輸入電壓輸入電壓U1決議輸出電壓決議輸出電壓U2：這是由于：這是由于輸出電壓輸出電壓U2=(n2/n1)U1，當(dāng)，當(dāng)U1不變時，不論負(fù)載不變時，不論負(fù)載電阻電阻R變化與否變化與否,U2不會改動。不會改動。 (2)輸出電流輸出電流I2決議輸入電流決議輸入電流I1：在輸入電壓：在輸入電壓U1一定的情況下，輸出電壓一定的情況下，輸出電壓U2也被完全確定。也被完全確定。當(dāng)負(fù)載電阻當(dāng)負(fù)載電阻R增大時，增大時，I2減小，那么減小，

6、那么I1相應(yīng)減小；當(dāng)負(fù)載電阻相應(yīng)減小；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，減小時，I2增大，那么增大，那么I1相應(yīng)增大。在運(yùn)用變壓器時，不能使變壓器次級短路。相應(yīng)增大。在運(yùn)用變壓器時，不能使變壓器次級短路。 (3)輸出功率輸出功率P2決議輸入功率決議輸入功率P1:理想變壓器的輸入功率與輸出功率理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，即相等，即P2=P1。在輸入電壓。在輸入電壓U1一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻R增大時，增大時，I2減小，那么變壓器輸出功率減小，那么變壓器輸出功率P2=I2U2減小，輸入功率減小，輸入功率P1也將相應(yīng)減小；也將相應(yīng)減?。划?dāng)負(fù)載電阻當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，減小時，I2增大

7、，變壓器的輸出功率增大，變壓器的輸出功率P2=I2U2增大，那么增大，那么輸入功率輸入功率P1也將增大。也將增大。 2.理想變壓器各物理量變化的決議要素理想變壓器各物理量變化的決議要素圖圖10-2-1 當(dāng)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變而變壓器的負(fù)載發(fā)生變化時，當(dāng)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變而變壓器的負(fù)載發(fā)生變化時，確定其他有關(guān)物理量的變化時，可根據(jù)以下原那么確定其他有關(guān)物理量的變化時，可根據(jù)以下原那么(如圖如圖10-2-1)：例例1如圖如圖10-2-2所示，理想變壓器原線圈輸入電壓所示，理想變壓器原線圈輸入電壓uUmsint，副線圈電路中，副線圈電路中R0為定值電阻，為定值電阻，R是滑動

8、變阻器，是滑動變阻器，V1和和V2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和和U2表示；表示；A1和和A2是理想交流電流表，示數(shù)分別用是理想交流電流表，示數(shù)分別用I1和和I2表示。以下說表示。以下說法正確的選項(xiàng)是法正確的選項(xiàng)是( )A.I1和和I2表示電流的瞬時值表示電流的瞬時值B.U1和和U2表示電壓的最大值表示電壓的最大值C.滑片滑片P向下滑動過程中，向下滑動過程中，U2不變、不變、I1變大變大D.滑片滑片P向下滑動過程中，向下滑動過程中，U2不變、不變、I1變小變小圖圖10-2-2 在交變電流中電壓表和電流表顯示的都是有效值，在交變電流中電壓表和電流表顯示的都是有效值

9、，A、B均錯誤；由理想變壓器可知，副線圈兩端電壓均錯誤；由理想變壓器可知，副線圈兩端電壓U2不變，從不變，從電路可知當(dāng)滑片電路可知當(dāng)滑片P向下挪動時，電阻變小，電流向下挪動時，電阻變小，電流I2增大，輸出增大，輸出功率增大，所以輸入功率也增大，所以電流功率增大，所以輸入功率也增大，所以電流I1增大，所以增大，所以C正確，正確，D錯誤。錯誤。思緒點(diǎn)撥：搞清次級回路的電路構(gòu)造，次級線圈相當(dāng)于電源，思緒點(diǎn)撥：搞清次級回路的電路構(gòu)造，次級線圈相當(dāng)于電源，從變化的部分開場分析，到整個電路的各量變化，留意電壓之從變化的部分開場分析，到整個電路的各量變化，留意電壓之比與匝數(shù)有關(guān)；輸出功率的變化，決議輸入功率

10、的變化。比與匝數(shù)有關(guān)；輸出功率的變化，決議輸入功率的變化。方法點(diǎn)撥方法點(diǎn)撥:分析這類問題的根本思緒：分析這類問題的根本思緒： (1)首先抓住各量的決議要素：首先抓住各量的決議要素：U1由電源決議，由電源決議，U2由輸由輸入電壓入電壓U1及匝數(shù)比決議：及匝數(shù)比決議：U2=(n2/n1)U1；I2由輸出電壓由輸出電壓U2及負(fù)載電阻及負(fù)載電阻R決議：決議：I2=U2/R；I1由由I2及匝數(shù)比決議：及匝數(shù)比決議：I1=(n2/n1)I2。 (2)然后利用直流電路中的動態(tài)分析方法即可。然后利用直流電路中的動態(tài)分析方法即可。C1.圖圖10-2-3甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比甲中理想變壓器原、副線圈的

11、匝數(shù)之比n1:n2=5:1, 電阻電阻R=20，L1、L2為規(guī)格一樣的兩只小燈泡，為規(guī)格一樣的兩只小燈泡，S1為單為單刀刀 雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間隨時間t的的 變化關(guān)系如圖變化關(guān)系如圖10-2-5乙所示?，F(xiàn)將乙所示。現(xiàn)將S1接接1、S2閉合，此時閉合，此時L2 正常發(fā)光。以下說法正確的選項(xiàng)是正常發(fā)光。以下說法正確的選項(xiàng)是( ) A.輸入電壓輸入電壓u表達(dá)式表達(dá)式 V B.只斷開只斷開S2后后L1、L2均正常發(fā)光均正常發(fā)光 C.只斷開只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大后，原線圈的輸入功率增大 D.假設(shè)假設(shè)S1換接到換接到2后，后，

12、R耗費(fèi)的電功率為耗費(fèi)的電功率為0.8 WD圖圖10-2-320 250usin(t ) 考點(diǎn)考點(diǎn) 2 遠(yuǎn)間隔輸電遠(yuǎn)間隔輸電 1.有關(guān)遠(yuǎn)間隔輸電問題，應(yīng)先畫出遠(yuǎn)間隔輸電的表示圖，有關(guān)遠(yuǎn)間隔輸電問題，應(yīng)先畫出遠(yuǎn)間隔輸電的表示圖，并將知量和待求量寫在表示圖的相應(yīng)位置。并將知量和待求量寫在表示圖的相應(yīng)位置。 2.抓住輸電的兩端抓住輸電的兩端電源和用電器；分析一條線電源和用電器；分析一條線輸電線；研討兩次電壓變換輸電線；研討兩次電壓變換升壓和降壓。升壓和降壓。 3.以變壓器為界將整個輸電電路劃分為幾個獨(dú)立回路，以變壓器為界將整個輸電電路劃分為幾個獨(dú)立回路，各回路分別用歐姆定律，串、并聯(lián)的特點(diǎn)及電功、電功

13、率等各回路分別用歐姆定律，串、并聯(lián)的特點(diǎn)及電功、電功率等公式進(jìn)展計(jì)算、聯(lián)絡(luò)各回路的是原、副線圈電壓、電流與匝公式進(jìn)展計(jì)算、聯(lián)絡(luò)各回路的是原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系及輸入功率等于輸出功率的關(guān)系。數(shù)的關(guān)系及輸入功率等于輸出功率的關(guān)系。 4.遠(yuǎn)間隔高壓輸電的幾個根本關(guān)系遠(yuǎn)間隔高壓輸電的幾個根本關(guān)系(以圖以圖10-2-4為例為例)：圖圖10-2-4 綜合運(yùn)用下面三個方面的關(guān)系求解綜合運(yùn)用下面三個方面的關(guān)系求解 (1)能量關(guān)系：能量關(guān)系：P=U1I1=U2I2=P用戶用戶P，P=I22R，P用戶用戶=P4=P3=U4I4=U3I3。 (2)電路關(guān)系：電路關(guān)系：U2UU3，UI2R=I3R。 (3)

14、變壓器關(guān)系：變壓器關(guān)系：U1/U2I2/I1n1/n2，U3/U4I4/I3n3/n4。 (1)如圖如圖10-2-5所示。所示。 (2)對升壓變壓器，據(jù)公式對升壓變壓器，據(jù)公式U1/U2=n1/n2有有 U2=(n2/n1)U1=25250 V=6 250 V,P1=P2,I2=P2/U2=100 000/6 250 A=16 A。 (3)由于由于P線線=I22R線，又線，又P線線=0.04P1， 所以所以R線線=0.04P1/I22=4000/162 =15.625 。 由于由于 U=U2-U3=I2R線，所以線，所以U3=U2-I2R線線=6 250 V-1615.625 V=6 000

15、V。 (4)P4=P1-P線線=0.96P1=0.96100 000 W=96 kW。 區(qū)分送電功率與線區(qū)分送電功率與線路損失功率，路損失功率，P送送=U送送I線，線，P損損=I線線2R線即線即送電電壓不是全部降落在輸電線上，送電電壓不是全部降落在輸電線上， U=I線線R線。線。例例2發(fā)電站的電源經(jīng)過升壓變壓器、輸電導(dǎo)線和降壓變壓器把電能保送到用發(fā)電站的電源經(jīng)過升壓變壓器、輸電導(dǎo)線和降壓變壓器把電能保送到用 戶，假設(shè)升壓變壓器和降壓變壓器都可視為理想變壓器。戶，假設(shè)升壓變壓器和降壓變壓器都可視為理想變壓器。 (1)畫出上述輸電全過程的原理圖；畫出上述輸電全過程的原理圖； (2)發(fā)電機(jī)的輸出功率

16、是發(fā)電機(jī)的輸出功率是100 kW，輸出電壓是，輸出電壓是250 V，升壓變壓器的原、副線，升壓變壓器的原、副線 圈的匝數(shù)比為圈的匝數(shù)比為1:25，求升壓變壓器的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流；，求升壓變壓器的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流； (3)假設(shè)輸電導(dǎo)線中的電功率損失為輸電功率的假設(shè)輸電導(dǎo)線中的電功率損失為輸電功率的4，求輸電導(dǎo)線的總電阻和降，求輸電導(dǎo)線的總電阻和降 壓變壓器原線圈兩端的電壓；壓變壓器原線圈兩端的電壓； (4)計(jì)算降壓變壓器的輸出功率。計(jì)算降壓變壓器的輸出功率。圖圖10-2-5 (1)見解析見解析 (2)6250 V； 16 A (3) 15.625 ； 6000 V (4)96

17、 kW 方法點(diǎn)撥：求解遠(yuǎn)間隔輸電的關(guān)鍵是：方法點(diǎn)撥：求解遠(yuǎn)間隔輸電的關(guān)鍵是： 熟習(xí)熟習(xí)“交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)升壓變壓器升壓變壓器輸電線輸電線降降壓變壓器壓變壓器用電戶這一過程。并畫出這一過程用電戶這一過程。并畫出這一過程的表示圖，把需求的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位的表示圖，把需求的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上。置上。 2.有一臺內(nèi)阻為有一臺內(nèi)阻為1 的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī),供應(yīng)一個學(xué)校照明用電供應(yīng)一個學(xué)校照明用電,如圖如圖10-2-6所示。升壓變壓器匝數(shù)比為所示。升壓變壓器匝數(shù)比為1：4,降壓變壓器的匝數(shù)降壓變壓器的匝數(shù)比為比為4：1,輸電線的總電阻輸電線的總電阻R=4 ,全校共全校共22個班個班,每

18、班有每班有“220 V，40 W燈燈6盞。假設(shè)保證全部電燈正常發(fā)光盞。假設(shè)保證全部電燈正常發(fā)光,求：求： (1)發(fā)電機(jī)輸出功率為多大發(fā)電機(jī)輸出功率為多大?(2)發(fā)電機(jī)電動勢為多大發(fā)電機(jī)電動勢為多大?(3)輸電線上損耗的電功率為多大輸電線上損耗的電功率為多大?(4)輸電效率是多少輸電效率是多少?圖圖10-2-61.一輸入電壓為一輸入電壓為220 V，輸出電壓為，輸出電壓為36 V的變壓器副線圈燒壞。的變壓器副線圈燒壞。 為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù)，某同窗拆下燒壞的副線為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù)，某同窗拆下燒壞的副線 圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈，如圖匝線圈

19、，如圖10-2-7所示，所示， 然后將原線圈接到然后將原線圈接到220 V交流電源上，測得新繞線圈兩端的交流電源上，測得新繞線圈兩端的 電壓為電壓為1 V。按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副。按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副 線圈匝數(shù)分別為線圈匝數(shù)分別為( ) A.1 100，360 B.1 100，180 C.2 200，180 D.2 200，360B圖圖10-2-72.如圖如圖10-2-8所示，所示，T為理想變壓器，原線圈接在為理想變壓器，原線圈接在 電壓一定的正弦交變電源上，副線圈電路中接電壓一定的正弦交變電源上，副線圈電路中接 入三個電阻入三個電阻R1、R2、R3，各電

20、表的電阻影響不，各電表的電阻影響不 計(jì)，當(dāng)開關(guān)計(jì)，當(dāng)開關(guān)S合上時，各電表的示數(shù)變化情況是合上時，各電表的示數(shù)變化情況是 ( ) A. 示數(shù)變大示數(shù)變大 B. 示數(shù)變大示數(shù)變大 C. 示數(shù)變小示數(shù)變小 D. 示數(shù)變大示數(shù)變大AB圖圖10-2-83. 2019年高考天津理綜卷經(jīng)過一理想變壓器，經(jīng)同一線路保送一樣年高考天津理綜卷經(jīng)過一理想變壓器，經(jīng)同一線路保送一樣的電功率的電功率P，原線圈的電壓，原線圈的電壓U堅(jiān)持不變，輸電線路的總電阻為堅(jiān)持不變，輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為圈與原線圈的匝數(shù)比為k時，線路損耗的電功率為時，線路損耗的電功率為P1，假設(shè)將副線圈與，假設(shè)將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗的電功率