第2講　理想變壓器與遠(yuǎn)距離輸電

第2講理想變壓器與遠(yuǎn)距離輸電一、理想變壓器1.構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合_____和繞在鐵芯上的兩個(gè)_____組成的。(1)原線圈：與_________連接的線圈，也叫_____線圈。(2)副線圈：與______連接的線圈，也叫______線圈。2．原理：線圈的___________。鐵芯線圈交流電源初級(jí)負(fù)載次級(jí)互感現(xiàn)象P入＝P出二、電能的輸送1．輸電損耗：如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得到的電功率為P′，用戶的電壓為U′，輸電線總電阻為R。IRI2R橫截面積電阻率小輸電電壓情景創(chuàng)設(shè)

變壓器是生活、生產(chǎn)用電的必備設(shè)備，下圖是電能輸送的簡(jiǎn)單示意圖。微點(diǎn)判斷

(1)對(duì)于恒定電流，變壓器沒(méi)有變壓作用。

()(2)理想變壓器的基本關(guān)系式中，電壓和電流均為有效值。

()(3)變壓器能改變交變電流的頻率。

()(4)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開(kāi)時(shí)，副線圈兩端無(wú)電壓。

()(5)變壓器副線圈接入負(fù)載越多，原線圈的輸入電流越小。

()(6)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過(guò)程中的電能損失。

()(7)高壓輸電是通過(guò)減小輸電電流來(lái)減少電路的發(fā)熱損耗。

()(8)在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過(guò)程中的電能損失越大。

()√√×××√√√答案：B

2．[原線圈電路中串聯(lián)元件的變壓器電路]如圖，理想變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝，接有一阻值為R的電阻，電壓表V1示數(shù)為110.0V。副線圈接有一個(gè)阻值恒為RL的燈泡，繞過(guò)鐵芯的單匝線圈接有一理想電壓表V2，示數(shù)為0.10V。已知RL∶R＝4∶1，則副線圈的匝數(shù)為

(

)A．225

B．550C．2200 D．4400答案：C3．[原線圈電路中并聯(lián)元件的變壓器電路]如圖，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，電阻R1＝R2＝10Ω，電流表和電壓表均為理想交流電表。若電流表A的示數(shù)為0.5A，則電壓表V的示數(shù)為

(

)

A．2V B．2.5VC．4V D．10V答案：A

答案：C

一站過(guò)

1．理想變壓器的基本關(guān)系續(xù)表提能點(diǎn)(二)理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析(題點(diǎn)精研)1．理想變壓器的制約關(guān)系2．理想變壓器的兩種動(dòng)態(tài)分析(1)匝數(shù)比不變，負(fù)載變化的情況。(2)負(fù)載不變，匝數(shù)比變化的情況。[例1]

(多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶5，定值電阻R1的阻值為10Ω，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為50Ω，定值電阻R3的阻值為10Ω，圖中電表均為理想電表。原線圈輸入如圖乙所示的交變電流，其有效值不隨負(fù)載變化。當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值由50Ω減小到0的過(guò)程中

(

)A．電流表的示數(shù)為5AB．通過(guò)R2的電流減小C．電壓表的示數(shù)減小D．R2和R3的總電功率先增大后減小[答案]

AC[針對(duì)訓(xùn)練]1．圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V。定值電阻R1＝10Ω、R2＝5Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為

(

)A．1Ω

B．5ΩC．6Ω D．8Ω答案：A

[例2]

(多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，定值電阻R1、R2均為10Ω。在原線圈c、d兩端加上圖乙所示的交流電壓，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．當(dāng)S與a連接后，理想電流表示數(shù)為2.2AB．當(dāng)S與a連接后，理想電壓表示數(shù)為11VC．當(dāng)S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5HzD．當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍[解析]由題圖可知，交變電流的電壓有效值為220V、周期為0.02s，頻率為50Hz。當(dāng)S接a時(shí)，由變壓器的原理可知，n2兩端電壓有效值為22V，所以理想電壓表的示數(shù)為22V，理想電流表示數(shù)為2.2A，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)S由a撥到b后，原線圈電壓、頻率不變，原線圈匝數(shù)減半，則副線圈頻率不變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；副線圈兩端電壓加倍，負(fù)載電阻不變，副線圈的輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，原線圈的輸入功率也變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故選項(xiàng)D正確。[答案]

AD[針對(duì)訓(xùn)練]2．如圖所示為加熱裝置的示意圖，經(jīng)變壓器變壓后的交變電流，通過(guò)電阻絲時(shí)加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220V降至110V。調(diào)節(jié)前后

(

)A．副線圈中的電流比為1∶2B．副線圈輸出功率比為2∶1C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線圈輸入功率比為1∶2答案：C

考法(三)匝數(shù)比、負(fù)載都變化分析變壓器電路動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的一般思路：(1)分清不變量和變量。(2)弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系。(3)利用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。[例3]

(多選)如圖所示，電源輸出電壓不變，要使電路中電流表示數(shù)變大，可采用的方法有

(

)A．將R上的滑片向上移動(dòng)B．將R上的滑片向下移動(dòng)C．將開(kāi)關(guān)S擲向1D．將開(kāi)關(guān)S擲向2[解析]輸入的電壓和匝數(shù)比不變，輸出的電壓也不變，當(dāng)R上的滑片向上移動(dòng)時(shí)，副線圈所在電路的電阻變小，所以電流變大，電流表示數(shù)變大，故選項(xiàng)A正確；當(dāng)R上的滑片向下移動(dòng)時(shí)，副線圈所在電路的電阻變大，電流表示數(shù)變小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；將開(kāi)關(guān)S擲向1，原線圈的匝數(shù)變大，由電壓與匝數(shù)成正比可得，副線圈的輸出電壓減小，副線圈所在電路的電阻不變，電流表示數(shù)變小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將開(kāi)關(guān)S擲向2時(shí)，原線圈的匝數(shù)減小，副線圈的輸出電壓變大，副線圈所在電路的電阻不變，電流表示數(shù)變大，故選項(xiàng)D正確。[答案]

AD[針對(duì)訓(xùn)練]3．(多選)理想變壓器的原線圈連接一只電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖所示，在副線圈上連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。原線圈兩端接在電壓為U的交流電源上，則

(

)A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小C．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小解析：在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定，因此當(dāng)Q位置不變時(shí)，輸出電壓U不變，此時(shí)P向上滑動(dòng)，負(fù)載電阻值R′增大，則輸出電流I′減小。根據(jù)輸入功率P入等于輸出功率P出，電流表的讀數(shù)I變小，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；P位置不變，將Q向上滑動(dòng)，則輸出電壓U′變大，輸出電流I′變大，變壓器的輸入功率變大，電流表的讀數(shù)變大，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：BC提能點(diǎn)(三)遠(yuǎn)距離輸電(活化思維)研微點(diǎn)1．[遠(yuǎn)距離輸電關(guān)系式的應(yīng)用]如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P＝100kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1＝250V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線＝8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220V。已知輸電線上損失的功率P線＝5kW，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．發(fā)電機(jī)輸出的電流I1＝40AB．輸電線上的電流I線＝625AC．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D．用戶