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第2讲 变压器、电能的输送,第十一章 交变电流 传感器,内容索引,基础 知识梳理,命题点一 理想变压器基本关系和动态分析,命题点二 远距离输电问题,命题点三 变压器与交变电路的综合问题,盘查拓展点,课时作业,基础知识梳理,1,一、理想变压器基本关系 1.构造 如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的 组成的. (1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫_ 线圈. (2)副线圈:与负载连接的线圈,也叫 线圈.,两个线圈,初级,次级,2.原理 电流磁效应、 . 3.基本关系式 (1)功率关系:P入P出. (2)电压关系:_. (3)电流关系:只有一个副线圈时 . 由P入P出及PUI推出有多个副线圈时,U1I1 .,电磁感应,U2I2U3I3UnIn,请你根据以上分析总结理想变压器原、副线圈功率、电压和电流的决定关系.,答案,(1)电压:副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定. (2)功率:原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定. (3)电流:原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定.,二、远距离输电问题 1.减少输电电能损失的两种方法 (1)理论依据:P损I2R. (2)减小输电线的电阻:根据电阻定律R ,要减小输电线的电阻R,在保证输电距离情况下,可采用减小材料的 、增大导线的_ _ 等方法. (3)减小输电导线中的电流:在输电功率一定的情况下,根据PUI,要减小电流,必须提高 .,电阻率,横截面积,电压,2.远距离高压输电的几个基本关系(以图为例) (1)功率关系:P1P2,P3P4,P2 P3. (2)电压、电流关系: ,U2 U3,I2I3I线.,P损,U,(3)输电电流: . (4)输电线上损耗的电功率:P损I线UI线2 R线 . 当输送功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率 就减小到原来的 .,根据以上分析,请你总结输电线路功率损失的计算方法有哪些?,(1)P损PP,P为输送的功率,P为用户所得功率. (2)P损I线2R线,I线为输电线路上的电流,R线为线路电阻. (3)P损 ,U为输电线路上损失的电压,R线为线路电阻. (4)P损UI线,U为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流.,答案,1.判断下列说法是否正确. (1)变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率.( ) (2)理想变压器能改变交变电压、交变电流,但不改变功率,即输入功率总等于输出功率.( ) (3)变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈的输入电流随之增大.( ) (4)变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用.( ) (5)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时,副线圈两端无电压.( ),2.(人教版选修32P44第2题改编)有些机床为了安全,照明电灯用的电压是36 V,这个电压是把380 V的电压降压后得到的.如果变压器的原线圈是1 140匝,副线圈是 A.1 081匝 B.1 800匝 C.108匝 D.8 010匝,答案,解析,由题意知U1380 V,U236 V,n11 140,3.(人教版选修32P44第5题改编)如图所示的电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是 A.电压表V1示数增大 B.电压表V2、V3示数均增大 C.该变压器起升压作用 D.变阻器滑片是沿cd的方向滑动,答案,解析,电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同,滑片滑动时V1示数不变,选项A错误; 电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压,原、副线圈匝数不变,输入电压不变,故V2示数不变,V3示数为V2示数减去R0两端电压,两线圈中电流增大,易知R0两端电压升高,故V3示数减小,选项B错误; 理想变压器U1I1U2I2,则U1I1U2I2,I2I1,故U2U1,变压器为降压变压器,选项C错误; 因I2增大,故知R减小,变阻器滑片是沿cd的方向滑动,选项D正确.,4.(人教版选修32P50第3题改编)从发电站输出的功率为220 kW,输电线的总电阻为0.05 ,用110 V和11 kV两种电压输电.两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为 A.1001 B.1100 C.110 D.101,答案,解析,2,命题点一 理想变压器基本关系和动态分析,1.匝数比不变的情况 (1)U1不变,根据 ,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2不变. (2)当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化. (3)I2变化引起P2变化,P1P2,故P1发生变化.,2.负载电阻不变的情况 (1)U1不变, 发生变化,故U2变化. (2)R不变,U2变化,故I2发生变化. (3)根据P2 ,P2发生变化,再根据P1P2,故P1变化,P1U1I1, U1不变,故I1发生变化.,3.变压器动态问题的分析流程,U1,U2,I2,I1,P1,P1I1U1,(2016天津理综5)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是 A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大 B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大 C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大 D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大,【例1】,答案,分析,题眼,题眼,相当于R3减小,R增加,R增加,并同:A1、V、A2 都增加,R3减小,并同:A1、V、A2 都减小,(2016全国卷16)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 , 为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定.当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为 A.2 B.3 C.4 D.5,【例2】,答案,解析,U=UR+U1,分析,1.关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压. (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率. (3)理想变压器本身不消耗能量. (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值. 2.变压器与电路动态分析相结合问题的分析方法 (1)分清不变量和变量; (2)弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系; (3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定.,1.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1n221, 和 均为理想电表,灯泡电阻RL6 ,AB端电压u112 sin 100t(V).下列说法正确的是 A.电流频率为100 Hz B. 的读数为24 V C. 的读数为0.5 A D.变压器输入功率为6 W,答案,解析,分析,题眼,有效值,由1002f得f50 Hz,A错; 由能量守恒得P1P2U2I26 W,D对.,2.一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈,在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2,在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中 A.U2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高 C.U2U1,U2降低 D.U2U1,U2升高,由 ,n1n2知U2U1; 滑动触头从M点顺时针旋转至N点过程,n2减小,则U2降低,C项正确.,答案,解析,3,命题点二 远距离输电问题,分析思路及常见的“三个误区” 1.分析思路:对高压输电问题,应按“发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器”,或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析. 2.三个误区:(1)不能正确地利用公式P损 R计算输电线上的损耗功率导致错误;(2)不能正确理解升压变压器的输出电压U2、降压变压器的输入电压U3和输电线上损失的电压U的关系导致错误,三者关系是U2UU3;(3)不能正确理解升压变压器的输入功率P1、降压变压器的输出功率P4和输电线上损失的功率P损的关系导致错误,三者关系是P1P损P4.,(2015福建理综15)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为,【例2】,答案,解析,P损=I22r,分析,又因为是理想变压器,所以T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P,所以输电线上的电流I , 所以C正确,A、B、D错误.,3.如图所示为远距离输电示意图,发电机的输出电压U1及输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变,且n1n2n4n3.当用户消耗的功率增大时,下列表述正确的是 A.用户的总电阻增大 B.用户得到的电压U4增大 C.U1U2U4U3 D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率,答案,分析,题眼,I增加,存在P损=I2r,4.(多选)如图为远距离输电的示意图,若电厂输出电压u1220 sin 100t(V),则下列表述正确的是 A.U1U2,U3U4 B.U1220 V C.若U2提高为原来的10倍,输电线上损失的功率为原来的 D.用户得到的交变电流频率为25 Hz,答案,解析,P损 R线,所以C正确; f Hz50 Hz,所以D错误.,4,命题点三 变压器与交变电路的综合问题,如图所示为理想变压器,三个灯泡L1、L2、L3都标有“4 V, 4 W”,灯泡L4标有“4 V,8 W”,若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比n1n2和ab间输入电压为 A.21,16 V B.21,20 V C.12,16 V D.12,20 V,【例4】,答案,解析,分析,题眼,由L2、L3并联后与L4串联,灯泡正常发光可得U28 V,P216 W, 根据输入功率等于输出功率有P2U2I2U1I1,而I11 A,I22 A, 所以U116 V,UabU1UL120 V, ,n1n221.,1.理顺交变电路中灯泡的串并联关系,结合闭合电路欧姆定律进行分析. 2.熟练运用变压器的基本关系建立前后两个回路的联系.,5.(多选)如图理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b,当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正确发光.下列说法正确的是 A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19,答案,分析,U0,10U0=,9U0,U0,6.(多选)如图,有一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n1,原线圈接正弦交流电压U,输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后,电流表读数为I,电动机带动一重物匀速上升,下列判断正确的是 A.原线圈中的电流为 B.电动机线圈消耗的功率为IU C.电动机两端电压为IR
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