2017驕子之路第10章 第2節(jié)變壓器 電能的輸送.ppt

1、,2017高三一輪總復(fù)習(xí),物 理,選修3-2,第十章交變電流 傳感器,第二節(jié)變壓器電能的輸送,欄目導(dǎo)航,基礎(chǔ)知識(shí)整合,熱門考點(diǎn)研析,方法技巧歸納,考題隨堂演練,物理模型構(gòu)建,基礎(chǔ)知識(shí)整合,如圖是街頭變壓器通過(guò)降壓給用戶供電的示意圖變壓器的輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，假設(shè)負(fù)載變化時(shí)輸入電壓保持不變輸出電壓通過(guò)輸電線輸送給用戶，兩條輸電線的總電阻用R0表示，R代表各戶中電器電阻忽略變壓器上的能量損失，不計(jì)電壓表、電流表的內(nèi)阻對(duì)電路的影響當(dāng)用戶的用電器增加時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(),A輸出功率變小 B輸入功率不變 C電壓表1讀數(shù)不變，電流表1讀數(shù)增大 D電壓表2讀數(shù)增大，電流表2讀數(shù)增大 【思路引導(dǎo)】1

2、.用戶用電器增加時(shí)，輸出電壓如何變化，輸出電流如何變化？ 2如何根據(jù)電壓、電流和匝數(shù)關(guān)系判斷輸入電壓、輸入電流的變化？,【解析】本題屬于教材“課后習(xí)題”的內(nèi)容，關(guān)鍵是理想變壓器規(guī)律的應(yīng)用 理想變壓器的輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的，由于輸入電壓和匝數(shù)比不變，所以副線圈的輸出的電壓也不變，所以電壓表1讀數(shù)不變，電壓表2讀數(shù)不變 當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R的值減小，電路中的總的電阻減小，所以電流要變大，即副線圈中的電流示數(shù)變大，副線圈消耗的功率增大；由于變壓器的輸入的功率和輸出的功率相等，由于副線圈的功率變大了，所以原線圈的輸入的功率也要變大，因?yàn)檩斎氲碾妷翰蛔?，所以輸入的電流要變大，所以電流?/p>

3、1讀數(shù)增大，電壓表2讀數(shù)增大，故C選項(xiàng)正確，A、B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤,理想變壓器 1變壓器的組成 變壓器是由_和繞在鐵芯上的兩個(gè)_組成的如圖所示： 一個(gè)線圈與交流電源連接，叫做_線圈，也叫_線圈；另一個(gè)線圈與負(fù)載連接，叫做_線圈，也叫_線圈,知識(shí)點(diǎn)1,閉合鐵芯,線圈,原,初級(jí),副,次級(jí),2變壓器的工作原理 變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)中的_現(xiàn)象. 即同一鐵芯上的磁通量的變化率處處_ 電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)_，由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷變化變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生_，能夠輸出_,互感,相同,磁場(chǎng),電動(dòng)勢(shì),電流,3理想變壓器 (1)定義 完全沒(méi)有_損耗的變壓器，稱為理想變壓

4、器 能量損耗包括銅損(線圈電阻產(chǎn)生的焦耳熱)、鐵損(渦流產(chǎn)生的焦耳熱)和磁漏 (2)理想變壓器具備的條件 原、副線圈沒(méi)有電阻，沒(méi)有焦耳熱的產(chǎn)生 鐵芯沒(méi)有漏磁，原、副線圈的磁通量沒(méi)有差別 變壓器自身的能量損耗不計(jì)，輸入功率_輸出功率,能量,等于,4理想變壓器的電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系 (1)功率關(guān)系 理想變壓器不考慮能量損失，輸入功率等于輸出功率 (2)電壓與匝數(shù)的關(guān)系 原、副線圈的電壓之比等于線圈的匝數(shù)之比 (3)電流與匝數(shù)的關(guān)系,電能的輸送 1輸電損耗 (1)電壓損耗 輸電線路上有_，電流通過(guò)輸電線路時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)差，造成電壓損失 (2)功率損耗 發(fā)電機(jī)的輸出功率為一定值，在遠(yuǎn)距離輸電

5、的過(guò)程中，有相當(dāng)一部分能量損耗在輸電線上 設(shè)輸電線的電阻為r，損耗的電能，即轉(zhuǎn)化為熱能的部分 為Q _ ，損耗的功率為P熱P損 _ .,知識(shí)點(diǎn)2,電阻,I2rt,I2r,2減小輸電損耗的途徑有兩個(gè)，一是減小輸電線的_；二是減小輸電線中的_ (1)減小電阻 減小_，比如換鋁為銅 減小_ 增大_，但耗費(fèi)材料 (2)減小電流 在輸出功率不變的情況下，要減小電流，必須提高電壓，即需采用_,電阻,電流,電阻率,距離,面積,高壓輸電,3高壓輸電 (1)遠(yuǎn)距離輸電的原理 在發(fā)電站內(nèi)用_升壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過(guò)_降到所需的電壓，輸送電路圖如下：,升壓變壓器,降壓變壓器,(2)高壓輸電的關(guān)系式

6、電壓關(guān)系 功率關(guān)系 P1P2，P3P4，P2_.,P損P3,U損U3,(3)兩種損耗 輸送電壓損耗U損URI線R線U2U3. 當(dāng)輸送的電功率P2一定的情況下，輸送電壓U2增大到原來(lái)的_倍，輸電線路上損耗的功率P損就減小到原來(lái)的_ .,n,特別提醒 理想變壓器可以改變電壓、電流，不能改變交變電流的頻率.有關(guān)電壓器的結(jié)論，共同的前提是原副線圈的匝數(shù)不變.,熱門考點(diǎn)研析,1.各物理量間的制約關(guān)系 (3)輸出功率決定輸入功率，即P1P2，用電的高峰期，并聯(lián)的用電器增多，輸出功率增大，則輸入功率增大當(dāng)負(fù)載為空載時(shí)，輸入功率為零,理想變壓器的基本關(guān)系,考 點(diǎn) 1,2理想變壓器的理解 (1)變壓器能改變交變

7、電流電壓，但不能改變恒定電流(直流電)的電壓如果原線圈接上直流電，則副線圈輸出電壓為零 (2)變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過(guò)的電流小，用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；變壓器的低壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大，用較粗的導(dǎo)線繞制 (3)副線圈上的電流電壓和原線圈上電流電壓一樣也是交變的，且頻率相同,(2015年新課標(biāo)卷)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為31，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖所示，設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則() 【思路引導(dǎo)】1.理想變壓器的電壓、電流和匝數(shù)的關(guān)系是什么？ 2正弦交流電源兩

8、端的電壓是原線圈兩端的電壓?jiǎn)幔?例 1,【答案】A,【總結(jié)提升】 對(duì)于原線圈電路接有用電器的問(wèn)題，要注意電壓和匝數(shù)成正比關(guān)系的條件 2原線圈兩端電壓與用電器電壓之和等于電源電壓,圖1中的變壓器為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)之比為101.變壓器的原線圈接如圖2所示的正弦交流電，電壓表為理想電表，R5 的電阻接在副線圈兩端，求： (1)電壓表的示數(shù)為多少？ (2)原線圈的電流為多少？,針對(duì)訓(xùn)練1,遠(yuǎn)距離輸電示意圖如圖所示： 1遠(yuǎn)距離輸電線路的特點(diǎn) (1)輸電線路當(dāng)中存在兩組變壓器，升壓變壓器和降壓變壓器，前者作用是提高輸送電壓，實(shí)現(xiàn)高壓輸電，后者的作用是降低輸送電壓達(dá)到用戶的使用要求,遠(yuǎn)距離輸電,

9、考 點(diǎn) 2,輸電線路電壓損耗：U損I送R；功率損耗：P損IR.,2解題思路 (1)分析題意，畫出示意圖是關(guān)鍵，抓住輸送電流這一重要思路； (2)研究升壓和降壓的過(guò)程，輸電線路是主線； (3)運(yùn)用電壓、電流、功率的關(guān)系規(guī)律求解 3處理遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題，關(guān)鍵是正確建立并畫出輸電流程圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中相應(yīng)的位置上，輸電電流一般為聯(lián)系各物理量的重要線索，從“輸電線”開始，或從“發(fā)電”、或從“用戶”開始，把握好各物理量之間的相互關(guān)系；抓住輸電的兩端電源與用電器、分析一條線輸電線、研究?jī)纱坞妷鹤儞Q(升壓和降壓)；然后以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈構(gòu)成回路，利用電路知識(shí)如歐姆定律等

10、分析三者的電流、電壓和功率關(guān)系即：,(1)由輸電功率和輸電電壓確定輸電線中的電流 (2)計(jì)算輸電線路的電壓損失、功率損失，確定降壓變壓器的輸入電壓、輸入功率 (3)計(jì)算升壓變壓器、降壓變壓器的變壓比,(2015年福建高考)圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓uUmsint的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為(),例 2,【思路引導(dǎo)】1.遠(yuǎn)距離輸電線路屬于純電阻電路嗎？歐姆定律是否適用？ 2變壓器的輸入、輸出電壓和輸電線上的電壓是什么關(guān)系？ 【答案】C,

11、【總結(jié)提升】解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的注意點(diǎn) 1注意分清兩個(gè)變壓器中各個(gè)物理量之間的制約關(guān)系 2注意不要把輸電線路看作純電阻電路，從而錯(cuò)誤的使用歐姆定律分析，得出相反的結(jié)論 3關(guān)鍵是畫出正確的示意圖，避免出現(xiàn)符號(hào)的標(biāo)記錯(cuò)亂，影響問(wèn)題的解答 4掌握理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電規(guī)律，關(guān)鍵是流過(guò)輸電線電流的確定，功率計(jì)算涉及到有效值,(2016屆湖北期末)某個(gè)小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為100 kW，發(fā)電機(jī)輸出電壓u的圖象如 圖所示，通過(guò)升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為2 ，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220 V，要求在輸電線上損失的功率控制為5 kW(即用戶得到的功率為95 kW)求： (1)

12、發(fā)電機(jī)輸出電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)輸電線上通過(guò)的電流； (3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比,針對(duì)訓(xùn)練2,(2)輸電線上損失的功率為5 kW，根據(jù)歐姆定律得，PrI2r，代入數(shù)據(jù)解得，輸電線上的電流為I50 A. 【答案】(1)u350sin100t(V)(2)50 A(3)9511,方法技巧歸納,理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 1理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 變壓器的原副線圈匝數(shù)、輸入電壓、副線圈串聯(lián)電阻等，任一物理量發(fā)生變化都會(huì)引起其他相關(guān)物理量的變化 2解題的思路 根據(jù)題意，弄清變化量和不變量，確定變化的趨勢(shì)，比如通過(guò)滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)引起的匝數(shù)的變化，副線圈的電阻的串并聯(lián)關(guān)系引起輸出電流的變化等等；

13、 利用各物理量之間的制約關(guān)系，結(jié)合電路的連接方式、歐姆定律等知識(shí)，分析未知量的變化規(guī)律,3理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題一般有兩種類型 (1)負(fù)載電阻不變，原副線圈的電壓U1、U2，電流I1、I2，功率P1、P2隨匝數(shù)比變化而變化 (2)匝數(shù)比不變，原副線圈的電壓U1、U2，電流I1、I2，功率P1、P2隨負(fù)載電阻的變化而變化,無(wú)論哪種情況，處理此類問(wèn)題的關(guān)鍵都是要分清變量和不變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系輸出功率決定輸入功率；輸入電壓U1和匝數(shù)比決定輸出電壓U2；輸出電壓U2和負(fù)載電阻決定I2；I2和匝數(shù)比決定I1.,(多選)(2015年天津高考)如圖所示，理想變壓器的原線

14、圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則() A保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(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)，電流表讀數(shù)變小,例 3,【思路引導(dǎo)】1.保持原、副線圈的匝數(shù)不變，輸出電壓是否發(fā)生變化？ 2保持滑動(dòng)變阻器的位置不變，副線圈的負(fù)載是否發(fā)生變化？ 【解析】保持原、副線圈的匝數(shù)不變，輸出電壓恒定不變，將滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，負(fù)載電阻變

15、大，根據(jù)歐姆定律可知，輸出電流變小，由理想變壓器電流和匝數(shù)的關(guān)系可知，輸入電流變小，電流表示數(shù)變小，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確保持滑動(dòng)觸頭P的位置不變，則負(fù)載不變，將Q向上滑動(dòng)，副線圈的匝數(shù)變大，輸出電壓變大，根據(jù)歐姆定律可知，輸出電流變大，由理想變壓器電流和匝數(shù)的關(guān)系可知，輸入電流變大，電流表示數(shù)變大，C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤 【答案】BC,(多選)(2016屆衡水月考)如圖1所示的變壓器，接如圖甲所示的交流電時(shí)，燈泡正常發(fā)光，電容器能正常工作現(xiàn)將電源換成如圖乙所示的交流電，則() A由于乙交變電流的周期變短，因此燈泡比第一次亮 B由于乙的頻率比甲的大，因此電容器有可能被擊穿 C無(wú)論接甲，還是接乙

16、電源，若滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)，燈泡都變暗 D若將原線圈n1的匝數(shù)增加，燈泡消耗的功率將變小,針對(duì)訓(xùn)練3,解析：乙交變電流的周期小，頻率高，但是燈泡作為純電阻電路，亮度與周期無(wú)關(guān)，由有效值決定，甲、乙交變電流的有效值相等，故燈泡一樣亮，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器能否被擊穿，取決于電壓的最大值，兩種交流電電壓的最大值相等，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；將滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)時(shí)，電阻變大，理想變壓器的輸出電壓不變，根據(jù)歐姆定律可知，流過(guò)燈泡的電流變小，燈泡變暗，C選項(xiàng)正確；將原線圈的匝數(shù)n1增加，根據(jù)理想變壓器電壓和匝數(shù)關(guān)系可知，輸出電壓變小，燈泡消耗的功率變小，D選項(xiàng)正確 答案：CD,物理模型構(gòu)建,多組副線圈變壓器和互感器模

17、型 1多組副線圈變壓器模型 計(jì)算兩個(gè)或兩個(gè)以上副線圈的變壓器問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下三個(gè)關(guān)系 (2)功率關(guān)系：P1P2P3 (3)電流關(guān)系：由I1U1I2U2I3U3，得I1n1I2n2I3n3,2互感器模型 (1)電壓互感器 原線圈并聯(lián)在高壓線路上，副線圈連接電壓表，將高電壓變?yōu)榈碗妷?(2)電流互感器 原線圈串聯(lián)在高壓線路上，副線圈連接電流表，將大電流變?yōu)樾‰娏?(2016屆湖州月考)如圖所示，理想變壓器有兩個(gè)副線圈，L1、L2是兩盞規(guī)格為“8 V,10 W”的燈泡，L3、L4是兩盞規(guī)格為“6 V,12 W”的燈泡，當(dāng)變壓器的輸入電壓為U1220 V時(shí)，四盞燈泡恰好都能正常發(fā)光，如果原線圈的匝數(shù)

18、n11 100匝，求： (1)副線圈n2、n3的匝數(shù)； (2)電流表的讀數(shù),例 4,【思路引導(dǎo)】1.多個(gè)副線圈存在的情況下，電壓、電流和匝數(shù)的關(guān)系是否發(fā)生變化？ 2多個(gè)副線圈存在的情況下，輸出功率是否仍然決定輸入功率？,(2)多個(gè)副線圈存在的情況下，電流和匝數(shù)的關(guān)系不再適用，但是理想變壓器的輸出功率仍然等于輸入功率，電流表的示數(shù)為I1，U1I1P1P2P3P4，代入數(shù)據(jù)解得，I10.2 A. 【答案】(1)n2、n3的匝數(shù)分別為40匝和60匝(2)電流表的讀數(shù)為0.2 A,(2016屆河北模擬)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流，通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接，圖中電流互感器ab一

19、側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則() Aab接MN、cd接PQ，IabIcd Bab接MN、cd接PQ，IabIcd Cab接PQ、cd接MN，IabIcd Dab接PQ、cd接MN，IabIcd,針對(duì)訓(xùn)練4,解析：電流互感器的作用是使大電流變成小電流，然后利用變壓器工作原理求解電流值 根據(jù)理想變壓器電流和匝數(shù)的關(guān)系可知，IabIcd，輸入端ab接MN，輸出端cd接PQ，B選項(xiàng)正確 答案：B,考題隨堂演練,B電流表的示數(shù)為1 A C變壓器的輸入功率為10 W D交變電流的頻率為100 Hz,答案：C,2(多選)(2016屆黑龍江模擬)如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過(guò)一理想電流表接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)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，反向電阻為無(wú)窮大用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則() AUabUcdn1n2 B增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小 C負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大 D將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍,答案：BD,3. (2016屆蘭州模擬)如圖所示，有一自耦變壓器接在穩(wěn)定的交流電源上，V1、V2為理想電壓表下列說(shuō)法中正確的是() A若F不動(dòng)，滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，V1示數(shù)