選修3-2：10.2變壓器 電能的輸送【2015《物理復(fù)習(xí)方略》一輪復(fù)習(xí)課件滬科版】

1、第 2 講變壓器電能的輸送知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1 1 理想變壓器理想變壓器【思維激活【思維激活1 1】( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,理想變壓器的初級(jí)線圈接交流理想變壓器的初級(jí)線圈接交流電源電源, ,次級(jí)線圈接阻值為次級(jí)線圈接阻值為R R的負(fù)載電阻。若與初級(jí)線圈連接的電的負(fù)載電阻。若與初級(jí)線圈連接的電壓表壓表V V1 1的示數(shù)為的示數(shù)為U U1 1, ,與次級(jí)線圈連接的電壓表與次級(jí)線圈連接的電壓表V V2 2的示數(shù)為的示數(shù)為U U2 2, ,且且U U2 2Unn2 2, ,為為_(kāi)變壓器變壓器; ;若若n n1 1nn2 2, ,為為_(kāi)變壓器。變壓器。(3)(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)電

2、流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí),_;,_;有多個(gè)副線圈時(shí)有多個(gè)副線圈時(shí),U,U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3+ +U+Un nI In n。P P入入=P=P出出1122UnUn降壓降壓升壓升壓1221InIn3.3.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。(2)(2)互感器互感器 電壓互感器：把電壓互感器：把_變成低變成低_。電流互感器：把電流互感器：把_變成小變成小_。高電壓高電壓電壓電壓大電流大電流電流電流知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)2 2 遠(yuǎn)距離輸電遠(yuǎn)距離輸電【思維激活【思維激活2 2】輸電線的電阻共計(jì)為輸電線的電阻

3、共計(jì)為r,r,輸送的電功率為輸送的電功率為P,P,用電用電壓壓U U送電送電, ,則用戶能得到的電功率為則用戶能得到的電功率為( () )22222PUPA.P B.Pr C.P D.rUrU【解析【解析】選選B B。輸電電流。輸電電流I= ,I= ,輸電線上損失電功率輸電線上損失電功率P=IP=I2 2R R=( )=( )2 2r,r,因此用戶得到的電功率因此用戶得到的電功率P P用用=P-( )=P-( )2 2r,r,因此選因此選B B。PUPUPU【知識(shí)梳理【知識(shí)梳理】1.1.輸電過(guò)程輸電過(guò)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。

4、(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 R2P() RU2URPUUUR【微點(diǎn)撥【微點(diǎn)撥】 1.1.對(duì)理想變壓器的三點(diǎn)提醒：對(duì)理想變壓器的三點(diǎn)提醒：(1)(1)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, ,不能改變直流電壓不能改變直流電壓; ;(2)(2)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;

5、;(3)(3)變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系適用于任何兩變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系適用于任何兩個(gè)線圈個(gè)線圈, ,而電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原、副線圈只有而電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原、副線圈只有一個(gè)的情況。一個(gè)的情況。2.2.遠(yuǎn)距離輸電的三個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)：遠(yuǎn)距離輸電的三個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)：(1)(1)計(jì)算輸電線上損失的功率計(jì)算輸電線上損失的功率P= ,UP= ,U應(yīng)為輸電線上損耗的應(yīng)為輸電線上損耗的電壓電壓, ,而不是輸電電壓而不是輸電電壓; ;(2)(2)當(dāng)輸送功率一定時(shí)當(dāng)輸送功率一定時(shí), ,輸電電壓增大到原來(lái)的輸電電壓增大到原來(lái)的n n倍倍, ,輸電線上損輸電線上損耗的功率就

6、減小到原來(lái)的耗的功率就減小到原來(lái)的 ; ;(3)(3)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, ,而不是而不是“送多少用送多少用多少多少”, ,說(shuō)明原線圈電流由副線圈電流決定。說(shuō)明原線圈電流由副線圈電流決定。2UR線21n考點(diǎn)考點(diǎn)1 1 理想變壓器理想變壓器1.1.基本關(guān)系：基本關(guān)系：(1)(1)無(wú)漏磁，故原、副線圈中的無(wú)漏磁，故原、副線圈中的、 相同。相同。(2)(2)線圈無(wú)電阻，因此無(wú)電壓降，線圈無(wú)電阻，因此無(wú)電壓降，U=E=n U=E=n 。(3)(3)根據(jù)根據(jù) 得，套在同一鐵芯上的線圈，無(wú)論是原線得，套在同一鐵芯上的線圈，無(wú)論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立

7、，則有圈，還是副線圈，該比例都成立，則有(4)(4)無(wú)電能損失無(wú)電能損失, ,因此因此P P入入=P=P出出, ,無(wú)論副線圈是一個(gè)還是多個(gè)無(wú)論副線圈是一個(gè)還是多個(gè), ,總總有有U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3+ +將電壓關(guān)系代入可得將電壓關(guān)系代入可得n n1 1I I1 1=n=n2 2I I2 2+n+n3 3I I3 3+ +深化深化理解理解 ttUnt312123UUUnnn2.2.基本關(guān)系式中物理量之間的決定關(guān)系：基本關(guān)系式中物理量之間的決定關(guān)系：(1)(1)電壓決定關(guān)系：輸入電壓電壓決定關(guān)系：輸入電壓U U1 1決定輸出電壓決定輸出電壓U

8、U2 2, ,這是因?yàn)檩敵鲞@是因?yàn)檩敵鲭妷弘妷篣 U2 2= U= U1 1, ,當(dāng)當(dāng)U U1 1不變時(shí)不變時(shí), ,不論負(fù)載電阻不論負(fù)載電阻R R變化與否變化與否,U,U2 2不會(huì)改不會(huì)改變。變。(2)(2)電流決定關(guān)系：輸出電流電流決定關(guān)系：輸出電流I I2 2決定輸入電流決定輸入電流I I1 1。(3)(3)功率決定關(guān)系：輸出功率功率決定關(guān)系：輸出功率P P2 2決定輸入功率決定輸入功率P P1 1, ,也可簡(jiǎn)記為也可簡(jiǎn)記為“用決定供用決定供”。(4)(4)頻率關(guān)系：原、副線圈中電流的頻率相同。頻率關(guān)系：原、副線圈中電流的頻率相同。21nn【題組通關(guān)方案【題組通關(guān)方案】【典題【典題1 1】

9、(2013(2013四川高考四川高考) )用用220 V220 V的正弦的正弦交流電通過(guò)理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電交流電通過(guò)理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電, ,變壓變壓器輸出電壓是器輸出電壓是110 V,110 V,通過(guò)負(fù)載的電流圖像通過(guò)負(fù)載的電流圖像如圖所示如圖所示, ,則則( () )A.A.變壓器輸入功率約為變壓器輸入功率約為3.9 W3.9 WB.B.輸出電壓的最大值是輸出電壓的最大值是110 V110 VC.C.變壓器原、副線圈匝數(shù)比是變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1212D.D.負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i=0.05sin(100t+ )Ai=0.05sin(100t+ )A2【解題探

10、究【解題探究】(1)(1)題目給出通過(guò)負(fù)載的電流圖像題目給出通過(guò)負(fù)載的電流圖像, ,從中可以得到哪些物理量從中可以得到哪些物理量? ?提示：提示：由題目的圖像可得：負(fù)載電流最大值為由題目的圖像可得：負(fù)載電流最大值為0.05 A,0.05 A,有效值有效值為為 A,A,=100rad/s=100rad/s。(2)(2)變壓器的輸入功率與負(fù)載消耗的功率有何關(guān)系變壓器的輸入功率與負(fù)載消耗的功率有何關(guān)系? ?提示：提示：變壓器的輸入功率等于負(fù)載消耗的功率。變壓器的輸入功率等于負(fù)載消耗的功率。0.052【典題解析【典題解析】選選A A。根據(jù)圖像可知：負(fù)載電流的最大值。根據(jù)圖像可知：負(fù)載電流的最大值I I

11、m m= =0.05 A,0.05 A,周期周期T=0.02 s,T=0.02 s,則則= rad/s= rad/s=100rad/s,=100rad/s,所以負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式所以負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i=0.05sin100tA,i=0.05sin100tA,故選項(xiàng)故選項(xiàng)D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;負(fù)載電流的有效值負(fù)載電流的有效值I= A=0.035 36 A,I= A=0.035 36 A,則理想變壓器則理想變壓器的輸入功率的輸入功率P P入入=P=P出出=110=1100.035 36 W3.9 W,0.035 36 W3.9 W,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A正確正確; ;輸出電壓的有效值為輸出電壓的有

12、效值為110 V,110 V,最大值為最大值為110 V,110 V,故選項(xiàng)故選項(xiàng)B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;變壓器原、副線圈匝數(shù)比變壓器原、副線圈匝數(shù)比 =2,=2,故選項(xiàng)故選項(xiàng)C C錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。22T0.02mI0.0522212n220n110【典題【典題2 2】(2012(2012福建高考福建高考) )如圖如圖, ,理想理想變壓器原線圈輸入電壓變壓器原線圈輸入電壓u=Uu=Um msintsint, ,副副線圈電路中線圈電路中R R0 0為定值電阻為定值電阻,R,R是滑動(dòng)變阻是滑動(dòng)變阻器。器。V V1 1和和V V2 2是理想交流電壓表是理想交流電壓表, ,示數(shù)分別用示數(shù)分別用U U1 1和和

13、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)分別用示數(shù)分別用I I1 1和和I I2 2表示。下列說(shuō)法正確的表示。下列說(shuō)法正確的是是( () )A.IA.I1 1和和I I2 2表示電流的瞬時(shí)值表示電流的瞬時(shí)值B.UB.U1 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(dòng)過(guò)程中向下滑動(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)程中向下滑動(dòng)過(guò)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(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí), ,變壓器的

14、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(fù)載無(wú)關(guān)與負(fù)載無(wú)關(guān), ,即使存即使存在多個(gè)線圈的情況下在多個(gè)線圈的情況下, ,每個(gè)線圈兩端的電壓也只與匝數(shù)成正每個(gè)線圈兩端的電壓也只與匝數(shù)成正比。比。(2)(2)應(yīng)當(dāng)依據(jù)怎樣的順序分析各物理量的變化情況應(yīng)當(dāng)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(jìn)行分析：負(fù)載電阻發(fā)生變化本題可依照以下順序進(jìn)行分析：負(fù)載電阻發(fā)生變化變壓器電壓關(guān)系不變變壓器電壓關(guān)系不變 負(fù)載上的電流負(fù)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

15、的輸入電流( (輸入功率輸入功率) )?！镜漕}解析【典題解析】選選C C。交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為。交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為有效值有效值,A,A、B B錯(cuò)。由于輸入端電壓錯(cuò)。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, ,所以所以U U2 2不變?；蛔??；琍 P向下滑動(dòng)過(guò)程中向下滑動(dòng)過(guò)程中, ,電阻變小電阻變小, ,電流電流I I2 2變大變大, ,輸輸出功率變大出功率變大, ,則輸入功率變大則輸入功率變大, ,電流電流I I1 1變大變大,C,C對(duì)、對(duì)、D D錯(cuò)錯(cuò), ,故選故選C C?！就P(guān)【通關(guān)1+11+1】1.1.如圖如圖, ,理

16、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201,201,兩個(gè)標(biāo)有兩個(gè)標(biāo)有“12V,6 W”12V,6 W”的小燈泡并的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端。當(dāng)兩燈泡都正常工聯(lián)在副線圈的兩端。當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)作時(shí), ,原線圈電路中電壓表和電流表原線圈電路中電壓表和電流表( (可視為理想的可視為理想的) )的示數(shù)分的示數(shù)分別是別是( () )A.120V,0.10 AA.120V,0.10 A B.240V,0.025 AB.240V,0.025 AC.120V,0.005 A D.240V,0.05 AC.120V,0.005 A D.240V,0.05 A【解析【解析】選選D D。燈泡正

17、常工作。燈泡正常工作, ,副線圈輸出電壓副線圈輸出電壓U U2 2=12V,=12V,副線圈副線圈電流電流I I2 2=2=2 A=1A, A=1A,根據(jù)匝數(shù)比得原線圈電流根據(jù)匝數(shù)比得原線圈電流I I1 1= I= I2 2=0.05A,=0.05A,原線圈電壓原線圈電壓U U1 1=20U=20U2 2=240V,=240V,選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確正確, ,其他選項(xiàng)錯(cuò)誤。其他選項(xiàng)錯(cuò)誤。6121202.(2.(多選多選)(2014)(2014濟(jì)南模擬濟(jì)南模擬) )如圖甲為一火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)如圖甲為一火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng), ,其中其中R R0 0為定值電阻為定值電阻,R,R為熱敏電阻為熱敏電阻, ,其阻值隨溫度

18、的升高而減小。理想其阻值隨溫度的升高而減小。理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為變壓器原、副線圈匝數(shù)比為51,51,副線圈輸出電壓如圖乙所示副線圈輸出電壓如圖乙所示, ,則下列說(shuō)法正確的是則下列說(shuō)法正確的是( () )A.A.原線圈輸入電壓有效值為原線圈輸入電壓有效值為220 V220 VB.B.副線圈輸出電壓瞬時(shí)值表達(dá)式副線圈輸出電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u=44 cos(100t)Vu=44 cos(100t)VC.RC.R處出現(xiàn)火情時(shí)原線圈電流增大處出現(xiàn)火情時(shí)原線圈電流增大D.RD.R處出現(xiàn)火情時(shí)電阻處出現(xiàn)火情時(shí)電阻R R0 0的電功率減小的電功率減小2【解析【解析】選選A A、C C。由乙圖知。由乙圖知

19、U U2 2=44V,=44V,由由 得得U U1 1=5=544V=44V=220V,A220V,A對(duì)。因?qū)?。因T=1.6T=1.61010-2-2s,100rad/s,Bs,100rad/s,B錯(cuò)。錯(cuò)。R R處有火處有火情時(shí)情時(shí), ,溫度升高溫度升高,R,R減小減小, ,副線圈中電流變大副線圈中電流變大, ,則原線圈中電流則原線圈中電流也變大也變大,C,C對(duì)。此時(shí)對(duì)。此時(shí)R R0 0的電功率的電功率P=IP=I2 2R R0 0, ,由于由于I I變大變大, ,則則P P變大變大,D,D錯(cuò)。錯(cuò)。1122UnUn，【加固訓(xùn)練【加固訓(xùn)練】1.(20141.(2014漳州模擬漳州模擬) )如圖所

20、示是一種理想自如圖所示是一種理想自耦變壓器示意圖。線圈繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵耦變壓器示意圖。線圈繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上芯上,P,P是可移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭是可移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭,A,A、B B間接交流間接交流電壓電壓U,U,輸出端接通了兩個(gè)相同的燈泡輸出端接通了兩個(gè)相同的燈泡L L1 1和和L L2 2,Q,Q為滑動(dòng)變阻器的為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。當(dāng)開(kāi)關(guān)滑動(dòng)觸頭。當(dāng)開(kāi)關(guān)S S閉合閉合,P,P處于如圖所示的位置時(shí)處于如圖所示的位置時(shí), ,兩燈均能發(fā)兩燈均能發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是光。下列說(shuō)法正確的是( () )A.PA.P不動(dòng)不動(dòng), ,將將Q Q向右移動(dòng)向右移動(dòng), ,變壓器的輸入功率變大變壓器的輸入功率變大B.

21、PB.P不動(dòng)不動(dòng), ,將將Q Q向左移動(dòng)向左移動(dòng), ,兩燈均變暗兩燈均變暗C.QC.Q不動(dòng)不動(dòng), ,將將P P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng), ,變壓器的輸入功率變大變壓器的輸入功率變大D.PD.P、Q Q都不動(dòng)都不動(dòng), ,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,LS,L1 1將變暗將變暗【解析【解析】選選C C。P P不動(dòng)不動(dòng),Q,Q向右移動(dòng)向右移動(dòng), ,負(fù)載電阻增大負(fù)載電阻增大, ,輸出功率減小輸出功率減小, ,故輸入功率減小故輸入功率減小,A,A錯(cuò)錯(cuò);P;P不動(dòng)不動(dòng),Q,Q向左移動(dòng)向左移動(dòng), ,兩燈兩端電壓增大兩燈兩端電壓增大, ,均均變亮變亮,B,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤;Q;Q不動(dòng)不動(dòng),P,P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)沿逆時(shí)

22、針?lè)较蛞苿?dòng), ,副線圈匝數(shù)增加副線圈匝數(shù)增加, ,輸出輸出電壓增大電壓增大, ,輸出功率增大輸出功率增大, ,輸入功率增大輸入功率增大,C,C正確正確;P;P、Q Q不動(dòng)不動(dòng), ,斷開(kāi)斷開(kāi)S,S,負(fù)載電阻增大負(fù)載電阻增大,R,R上電壓減小上電壓減小,L,L1 1電壓增大電壓增大, ,變亮變亮,D,D錯(cuò)。錯(cuò)。2.(2.(多選多選)(2014)(2014西安模擬西安模擬) )如圖所示如圖所示, ,三只燈泡均正常發(fā)光三只燈泡均正常發(fā)光, ,現(xiàn)現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器將滑動(dòng)變阻器R R的滑片向下移動(dòng)的滑片向下移動(dòng), ,已知原線圈上的電壓及原、副已知原線圈上的電壓及原、副線圈的匝數(shù)均不變線圈的匝數(shù)均不變, ,則下

23、列說(shuō)法中正確的是則下列說(shuō)法中正確的是( (變壓器為理想變壓變壓器為理想變壓器器)()() )A.A.燈燈L L3 3變暗變暗B.B.燈燈L L1 1和和L L2 2均變暗均變暗C.C.變壓器原線圈的輸入功率變大變壓器原線圈的輸入功率變大D.D.副線圈副線圈n n2 2中的電流變大中的電流變大【解析【解析】選選A A、C C。R R的滑片向下移動(dòng)對(duì)的滑片向下移動(dòng)對(duì)n n2 2線圈電路無(wú)影響線圈電路無(wú)影響, ,因此因此B B、D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;在在n n3 3線圈電路中負(fù)載總電阻減小線圈電路中負(fù)載總電阻減小, ,總電流變大總電流變大,R,R1 1兩兩端電壓增大端電壓增大,L,L3 3兩端電壓減小

24、兩端電壓減小, ,故故L L3 3變暗變暗,A,A正確正確; ;由于由于n n3 3線圈電路線圈電路的功率的功率P P3 3= = 增大增大, ,故變壓器原線圈的輸入功率變大故變壓器原線圈的輸入功率變大,C,C正確。正確。23UR總【學(xué)科素養(yǎng)升華【學(xué)科素養(yǎng)升華】基本量關(guān)系解題的兩點(diǎn)提醒基本量關(guān)系解題的兩點(diǎn)提醒(1)(1)理想變壓器的應(yīng)用中要注意副線圈和原線圈功率相等這個(gè)理想變壓器的應(yīng)用中要注意副線圈和原線圈功率相等這個(gè)特點(diǎn)特點(diǎn), ,電流關(guān)系的推導(dǎo)是以其為依據(jù)的。電流關(guān)系的推導(dǎo)是以其為依據(jù)的。(2)(2)變壓器的以上關(guān)系都是根據(jù)變壓器的以上關(guān)系都是根據(jù)“口口”字型鐵芯的變壓器推出字型鐵芯的變壓器

25、推出的。如果變壓器不是的。如果變壓器不是“口口”字型鐵芯字型鐵芯, ,應(yīng)根據(jù)變壓器的原理及應(yīng)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。各線圈中磁通量的關(guān)系推導(dǎo)出各物理量的關(guān)系?？键c(diǎn)考點(diǎn)2 2遠(yuǎn)距離輸電深遠(yuǎn)距離輸電深1.1.輸電過(guò)程輸電過(guò)程( (如圖所示如圖所示) )：2.2.輸送電流：輸送電流：(1)I= ;(1)I= ;(2)I= (2)I= 。深化深化理解理解 PUUUR3.3.輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的的, ,表達(dá)式為表達(dá)式為Q=IQ=I2 2RtRt。4.4.電壓損失：電壓損失：(1)U=U-

26、U;(1)U=U-U;(2)U=IR(2)U=IR。5.5.功率損失：功率損失：(1)P=P-P;(1)P=P-P;(2)P=I(2)P=I2 2R=( )R=( )2 2R R。PU6.6.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑：降低輸電損耗的兩個(gè)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, ,在輸電距離一在輸電距離一定的情況下定的情況下, ,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, ,也可以增也可以增加導(dǎo)線的橫截面積。加導(dǎo)線的橫截面積。(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

27、可知可知, ,當(dāng)輸送功率一定當(dāng)輸送功率一定時(shí)時(shí), ,提高輸電電壓提高輸電電壓, ,可以減小輸電電流。可以減小輸電電流。Sl【題組通關(guān)方案【題組通關(guān)方案】【典題【典題3 3】( (多選多選) )一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW,4000kW,電壓為電壓為4 000 V,4 000 V,經(jīng)變壓器經(jīng)變壓器T T1 1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻為升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻為R=1kR=1k。到目的地經(jīng)變壓器。到目的地經(jīng)變壓器T T2 2降壓降壓, ,負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡泡(220V(220V60 W)60 W)。若在輸電線路上消耗的功率

28、為發(fā)電機(jī)輸出功。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的率的10%,10%,變壓器變壓器T T1 1和和T T2 2的耗損可忽略的耗損可忽略, ,發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)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20 A20 AB.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220 V220 VC.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(220V60 W)60

29、W)正常發(fā)光正常發(fā)光【解題探究【解題探究】(1)(1)畫出遠(yuǎn)距離輸電的模型圖畫出遠(yuǎn)距離輸電的模型圖, ,并在圖上標(biāo)出各個(gè)參量。并在圖上標(biāo)出各個(gè)參量。提示：提示：(2)(2)分析升壓變壓器和降壓變壓器的功率和電壓關(guān)系。分析升壓變壓器和降壓變壓器的功率和電壓關(guān)系。提示：提示：功率關(guān)系：功率關(guān)系：P P1 1=P=P損損+P+P2 2。電壓關(guān)系：電壓關(guān)系：U U2 2=U=U損損+U+U3 3。(3)(3)寫出變壓器原、副線圈的電壓比和電流比。寫出變壓器原、副線圈的電壓比和電流比。提示：提示：電壓比：電壓比： 電流比：電流比： 33112244UnUnUnUn，。31242143IInnInIn，。

30、【典題解析【典題解析】選選A A、B B、D D。遠(yuǎn)距離輸電的模型如圖所示。遠(yuǎn)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 輸電線路上輸電線路上損失的功率為損失的功率為P P損損=I=I2 22 2R=10%PR=10%P1 1, ,所以所以=20 A=20 A，選項(xiàng)，選項(xiàng)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上副線圈的電壓為上副線圈的電壓為U U2 2=50U=50U1 1=2=210105 5 V,T V,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 5 V-20 V-

31、2010103 3 V=1.8 V=1.810105 5 V, V,選項(xiàng)選項(xiàng)B B正確；正確；T T2 2上原、上原、副線圈的變壓比為副線圈的變壓比為 選項(xiàng)選項(xiàng)C C錯(cuò)誤；能正錯(cuò)誤；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：N= =6N= =610104 4, ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確。正確。33111P4 000 10I A1 10 A,U4 000 312310%P4 000 100.1I AR1 1012321nI201nI1050；533344nU1.8 109 10,nU22011190%P60【通關(guān)【通關(guān)1+11+1】1.(20121.(2012天津高考天津高考) )通過(guò)一理想變

32、壓器通過(guò)一理想變壓器, ,經(jīng)同一線路輸送相同經(jīng)同一線路輸送相同的電功率的電功率P,P,原線圈的電壓原線圈的電壓U U保持不變保持不變, ,輸電線路的總電阻為輸電線路的總電阻為R R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k k時(shí)時(shí), ,線路損耗的電功率為線路損耗的電功率為P P1 1, ,若若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nknk, ,線路損耗的電功率為線路損耗的電功率為P P2 2, ,則則P P1 1和和 分別為分別為( () )21PP2222PR 1P1A., B.() R,kU nkUnPR1P1C., D.() R,kU nkUn【解析【

33、解析】選選D D。原線圈的電流為。原線圈的電流為I I1 1= = ，由于，由于P P、U U不變，故不變，故I I1 1不變，由不變，由 =k=k得得P P1 1=I=I2 22 2R=( )R=( )2 2R R；由；由得得 則則 故選項(xiàng)故選項(xiàng)D D正確。正確。PU1221InInPkU1221InnkIn2222PPIR() RnkU ，221P1Pn，2.(2.(多選多選) )在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中, ,升壓變壓器和升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器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發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變。隨著

34、發(fā)電廠輸出功率的增大電阻均不變。隨著發(fā)電廠輸出功率的增大, ,下列說(shuō)法中正確下列說(shuō)法中正確的有的有( () )A.A.升壓變壓器的輸出電壓增大升壓變壓器的輸出電壓增大B.B.降壓變壓器的輸出電壓增大降壓變壓器的輸出電壓增大C.C.輸電線上損耗的功率增大輸電線上損耗的功率增大D.D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大【解析【解析】選選C C、D D。發(fā)電廠的輸出電壓不變。發(fā)電廠的輸出電壓不變, ,由變壓器原理知由變壓器原理知, ,升升壓變壓器的輸出電壓不變壓變壓器的輸出電壓不變,A,A錯(cuò)誤。由錯(cuò)誤。由P=UIP=UI知知, ,輸送功率增大輸送功率增大, ,線

35、線路中的電流增大路中的電流增大, ,損失的電壓增大損失的電壓增大, ,降壓變壓器原線圈的電壓變降壓變壓器原線圈的電壓變小小, ,其輸出電壓也變小其輸出電壓也變小, ,故故B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤,C,C正確。輸電線上損耗的功率正確。輸電線上損耗的功率P=IP=I2 2R= R,R= R,所以所以 故輸電線上損失的功率占總功故輸電線上損失的功率占總功率的比例隨輸送功率的增大而增大率的比例隨輸送功率的增大而增大,D,D正確。正確。22PU2PPRPU，【加固訓(xùn)練【加固訓(xùn)練】1.1.如圖所示如圖所示, ,有一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)有一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)E,E,通過(guò)理想升壓變壓器通過(guò)理想升壓變壓器T T1 1和理和理想降壓變壓

36、器想降壓變壓器T T2 2向遠(yuǎn)處用戶供電向遠(yuǎn)處用戶供電, ,輸電線的總電阻為輸電線的總電阻為R R。T T1 1的輸?shù)妮斎腚妷汉洼斎牍β史謩e為入電壓和輸入功率分別為U U1 1和和P P1 1, ,它的輸出電壓和輸出功率分別它的輸出電壓和輸出功率分別為為U U2 2和和P P2 2;T;T2 2的輸入電壓和輸入功率分別為的輸入電壓和輸入功率分別為U U3 3和和P P3 3, ,它的輸出電壓它的輸出電壓和輸出功率分別為和輸出功率分別為U U4 4和和P P4 4。設(shè)。設(shè)T T1 1的輸入電壓的輸入電壓U U1 1一定一定, ,當(dāng)用戶消耗當(dāng)用戶消耗的電功率變大時(shí)的電功率變大時(shí), ,有有( ()

37、)A.UA.U2 2減小減小,U,U4 4變大變大B.UB.U2 2不變不變,U,U3 3不變不變C.PC.P1 1變小變小,P,P2 2變小變小 D.PD.P2 2變大變大,P,P3 3變大變大【解析【解析】選選D D。由理想變壓器輸出功率決定輸入功率可得。由理想變壓器輸出功率決定輸入功率可得, ,當(dāng)用當(dāng)用戶功率增大時(shí)戶功率增大時(shí), ,升壓變壓器的輸入功率必增大升壓變壓器的輸入功率必增大, ,即即P P1 1增大增大, ,輸入輸入電壓電壓U U1 1為定值不變?yōu)槎ㄖ挡蛔? ,升壓變壓器的匝數(shù)不變升壓變壓器的匝數(shù)不變, ,故輸出電壓故輸出電壓U U2 2不變不變, ,由于由于P P1 1增大增

38、大, ,由由P P1 1=U=U1 1I I1 1=P=P2 2=U=U2 2I I2 2可得可得,I,I1 1增大增大,P,P2 2、I I2 2增大增大, ,由閉合由閉合電路歐姆定律：電路歐姆定律：U U3 3=U=U2 2-I-I2 2R,R,故故U U3 3減小減小, ,降壓變壓器原、副線圈匝降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)不變數(shù)不變, ,所以隨所以隨U U3 3減小減小,U,U4 4減小減小,A,A、B B、C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;由于用戶功率增加由于用戶功率增加, ,即即P P4 4增加增加, ,理想變壓器無(wú)功率損耗可得：理想變壓器無(wú)功率損耗可得：P P3 3=P=P4 4, ,功率功率P P

39、3 3也增加也增加, ,故故D D正確。正確。2.(2.(多選多選) )低溫雨雪冰凍會(huì)使高壓輸電線因結(jié)冰而損毀嚴(yán)重。為低溫雨雪冰凍會(huì)使高壓輸電線因結(jié)冰而損毀嚴(yán)重。為消除高壓輸電線上的冰凍消除高壓輸電線上的冰凍, ,有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路：利用有人設(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)電流的熱效應(yīng)除冰。若在正常供電時(shí), ,高壓線上輸電電壓為高壓線上輸電電壓為U,U,電流為電流為I,I,熱消耗功率為熱消耗功率為P;P;除冰時(shí)除冰時(shí), ,輸電線上的熱功率需變?yōu)檩旊娋€上的熱功率需變?yōu)?P,9P,則除冰時(shí)則除冰時(shí)( (認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變)()(

40、) )A.A.輸電電流為輸電電流為3I3IB.B.輸電電流為輸電電流為9I9IC.C.輸電電壓為輸電電壓為3U3UD.D.輸電電壓為輸電電壓為 U U【解析【解析】選選A A、D D。輸電線上熱功率。輸電線上熱功率P=( )P=( )2 2R,R,由此可知由此可知, ,輸電輸電電流變?yōu)樵瓉?lái)的電流變?yōu)樵瓉?lái)的3 3倍或輸電電壓變?yōu)樵瓉?lái)的倍或輸電電壓變?yōu)樵瓉?lái)的 均可使熱損耗功均可使熱損耗功率變?yōu)槁首優(yōu)?P,9P,因此選因此選A A、D D。1313PU【學(xué)科素養(yǎng)升華【學(xué)科素養(yǎng)升華】輸電過(guò)程電壓和功率的辨析輸電過(guò)程電壓和功率的辨析(1)(1)輸電線上電壓損失和輸送電壓不能混用輸電線上電壓損失和輸送電壓

41、不能混用, ,如如P P損損=UI= =UI= =IU =IU線線(U(U或或U U線線指輸電線電阻上的電壓降指輸電線電阻上的電壓降),P),P損損=( )=( )2 2R R(U(U指輸送總電壓指輸送總電壓) )。(2)(2)輸電過(guò)程的電壓關(guān)系：輸電過(guò)程的電壓關(guān)系：2( U)R2UR線PU(3)(3)輸電過(guò)程功率的關(guān)系：輸電過(guò)程功率的關(guān)系：【資源平臺(tái)【資源平臺(tái)】關(guān)于可調(diào)變壓器的分析關(guān)于可調(diào)變壓器的分析( (多選多選)(2014)(2014濟(jì)南模擬濟(jì)南模擬) )如圖所示為一理想如圖所示為一理想變壓器變壓器,K,K為單刀雙擲開(kāi)關(guān)為單刀雙擲開(kāi)關(guān),P,P為滑動(dòng)變阻器的為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)觸頭,

42、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為為原線圈中的電流強(qiáng)度原線圈中的電流強(qiáng)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(shí)時(shí),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(shí)時(shí),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,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,I

43、1 1將增大將增大【解析【解析】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(shí)時(shí), ,原線原線圈匝數(shù)減小圈匝數(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, ,輸入功率增輸入功率增大大, ,由由P P1 1=I=I1 1U U1 1得得I I1 1增大增大,A,A對(duì)。同理對(duì)。同理,K,K由由b b合到合到a a時(shí)時(shí), ,原線圈匝數(shù)原線圈匝數(shù)增大增大,U,U2 2減小減小,R,R上消耗功率減小上消耗功率減小,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上上滑滑,R,R增大增大,

44、,由由I= I= 可知副線圈上電流減小可知副線圈上電流減小, ,故原線圈電流故原線圈電流I I1 1減減小小,C,C錯(cuò)。錯(cuò)。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1010理想變壓器模型理想變壓器模型1.1.理想變壓器模型種類及特點(diǎn)：理想變壓器模型種類及特點(diǎn)：2.2.工作原理：工作原理：(1)(1)原線圈中接入交流電時(shí)原線圈中接入交流電時(shí), ,鐵芯中磁通量發(fā)生變化鐵芯中磁通量發(fā)生

45、變化, ,繞制在鐵繞制在鐵芯上每一個(gè)線圈中磁通量變化率相同芯上每一個(gè)線圈中磁通量變化率相同, ,線圈兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比匝數(shù)成正比, ,電流頻率不變。電流頻率不變。(2)(2)副線圈中有負(fù)載時(shí)副線圈中有負(fù)載時(shí), ,原線圈中電流的電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能原線圈中電流的電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能, ,磁磁場(chǎng)能在副線圈中轉(zhuǎn)化成電能輸出場(chǎng)能在副線圈中轉(zhuǎn)化成電能輸出, ,若副線圈沒(méi)有能量輸出若副線圈沒(méi)有能量輸出, ,原線原線圈中電能不發(fā)生轉(zhuǎn)化圈中電能不發(fā)生轉(zhuǎn)化, ,即原線圈無(wú)能量輸入。即原線圈無(wú)能量輸入?！景咐饰觥景咐饰觥康漕}例證深度剖析典題例證深度剖析(2011(2011江蘇高考江蘇高考)

46、 )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為副線為副線圈圈,d,d為副線圈引出的一個(gè)接頭為副線圈引出的一個(gè)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。若只在圖像如圖乙所示。若只在cece間接一只間接一只R Rcece=400=400的電阻的電阻, ,或或只在只在dede間接一只間接一只R Rdede=225=225的電阻的電阻, ,兩種情況下電阻消耗的功率兩種情況下電阻消耗的功率均為均為80W80W。(1)(1)請(qǐng)寫出原線圈輸入電壓瞬時(shí)值請(qǐng)寫出原線圈輸入電壓瞬時(shí)值u uabab的表達(dá)式的表達(dá)式; ;(2)(

47、2)求只在求只在cece間接間接400400電阻時(shí)電阻時(shí), ,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 。cedenn【精講精析【精講精析】(1)(1)由題圖乙知由題圖乙知=200rad/s,=200rad/s,輸入電壓瞬時(shí)值輸入電壓瞬時(shí)值u uabab=400sin(200t)V=400sin(200t)V(2)(2)電壓有效值電壓有效值U U1 1= =200 V= =200 V理想變壓器理想變壓器P P1 1=P=P2 2原線圈中的電流原線圈中的電流I I1 1= =0.28A= =0.28AmU2211PU(3)(3

48、)設(shè)設(shè)abab間匝數(shù)為間匝數(shù)為n n1 1, ,根據(jù)變壓器規(guī)律有根據(jù)變壓器規(guī)律有由題意有：由題意有： 聯(lián)立可得：聯(lián)立可得： 答案：答案：(1)u(1)uabab=400sin(200t)V=400sin(200t)V(2)0.28A(2)0.28A(3)43(3)43cede111ce1deUUUUnnnn，22cedecedeUURR，ceden4n3【自我小測(cè)【自我小測(cè)】小試身手固本強(qiáng)基小試身手固本強(qiáng)基1.(1.(多選多選) )一自耦變壓器的電路如圖甲所示一自耦變壓器的電路如圖甲所示, ,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭可改移動(dòng)滑動(dòng)觸頭可改變副線圈匝數(shù)變副線圈匝數(shù), ,已知變壓器總匝數(shù)為已知變壓器總匝數(shù)為19

49、001900匝匝, ,原線圈匝數(shù)原線圈匝數(shù)11001100匝匝, ,接在如圖乙所示的交流電上接在如圖乙所示的交流電上, ,電表為理想電表電表為理想電表( () )A.A.交流電源電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為交流電源電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u=220sin100tVu=220sin100tVB.PB.P向上移動(dòng)時(shí)向上移動(dòng)時(shí), ,電壓表最大示數(shù)為電壓表最大示數(shù)為380V380VC.PC.P向下移動(dòng)時(shí)向下移動(dòng)時(shí), ,原、副線圈的電流之比減小原、副線圈的電流之比減小D.PD.P向下移動(dòng)時(shí)向下移動(dòng)時(shí), ,變壓器的輸入功率變大變壓器的輸入功率變大【解析【解析】選選B B、C C。由圖乙可得。由圖乙可得U Um m=220 V,=220 V,= =100rad/s,= =100rad/s,因此因此u=220 sin100tV,Au=220 sin100tV,A錯(cuò)