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1、第2講變壓器電能的輸送【知識(shí)導(dǎo)圖】原線圈副線圈閉合鐵芯互感P出=P入1122UnUnn1I1=n2I2+n3I3把高電壓變成低電壓把大電流變成小電流升壓變壓器降壓變壓器P-PI2R2URU UR PU【微點(diǎn)撥】1.關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說(shuō)明:(1)變壓器不能改變直流電壓。(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流,不能改變交變電流的頻率。(3)理想變壓器本身不消耗電能。(4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、I1、U2、I2均為有效值。2.升壓變壓器和降壓變壓器: ,若n1n2,則U1U2,為降壓變壓器;若n1n2,則U1n2,當(dāng)原、副線圈減少相同匝數(shù)時(shí),由數(shù)學(xué)知識(shí)可知 變大,則U2減小,故燈泡變暗,選
2、項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確;根據(jù) 可知通過(guò)原、副線圈電流的比值變小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。1122UnUn12nn1221InIn【通關(guān)秘籍】 1.理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析常見(jiàn)以下兩種情況:(1)匝數(shù)比不變,負(fù)載變。如圖所示:電壓分析:U1不變,根據(jù) ,不論負(fù)載電阻R如何變化,U2不變。電流分析:當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí),I2= 變化,由于 ,故I1發(fā)生變化。功率分析:I2變化引起P2=U2I2變化,P1=P2,故P1發(fā)生變化。1122UnUn2UR1221InIn(2)負(fù)載電阻不變,匝數(shù)比變。如圖所示:電壓分析:U1不變, 發(fā)生變化,根據(jù) ,U2變化。副線圈電流分析:R不變,U2變化,故I2= 發(fā)生變化。功
3、率分析:根據(jù)P2= ,P2發(fā)生變化,再根據(jù)P1=P2,故P1變化。原線圈電流分析:根據(jù)P1=U1I1,U1不變,故I1發(fā)生變化。1122UnUn12nn22UR2UR2.分析變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的基本思路:【加固訓(xùn)練】如圖所示,T為理想變壓器,副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略,其余輸電線電阻可不計(jì),則當(dāng)電鍵S閉合時(shí)()A.交流電壓表V1和V2的示數(shù)一定都變小B.交流電壓表只有V2的示數(shù)變小C.交流電流表A1、A2和A3的示數(shù)一定都變大D.只有A1的示數(shù)變大【解析】選B。當(dāng)S閉合時(shí),兩個(gè)電阻并聯(lián),電路的總電阻減小,由于輸入電壓和匝數(shù)比不變,所以副線圈的輸出電壓不變,副線圈的電流變大,副線圈
4、回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略,所以輸電線ab和cd上的電壓變大,所以V2的示數(shù)變小,故B項(xiàng)正確,A項(xiàng)錯(cuò)誤;副線圈的電流變大,A2和A1的示數(shù)變大,A3的示數(shù)減小,故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)3遠(yuǎn)距離輸電 【典題探究】 【典例3】(2018衡水模擬)如圖為遠(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u=Umsin t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 導(dǎo)學(xué)號(hào)04450243()221m2m212222122m1mnUnUA.() B.()n4rn4rnnPPC.
5、4() () r D.4() () rnUnU【解題探究】(1)如何表示升壓變壓器T副線圈兩端電壓的有效值?提示:根據(jù) 和U1= 得副線圈兩端電壓的有效值為U2= 。1212UUnnm2U22m12n U2n(2)通過(guò)輸電線的電流是多大?提示:根據(jù)P2=U2I2、P2=P可得通過(guò)輸電線的電流為I2= 。12m2nPn U(3)輸電線上損失的電功率為多大?提示:根據(jù)P=2 r可得P=4( )2( )2r。22I12nnmPU【解析】選C。由I1= 和 得Ir=I2= ,則輸電線上損失的功率Pr= 2r=4 r,故C項(xiàng)正確。m2PU1221InIn12mn 2Pn U2rI2212mnP() ()
6、nU【通關(guān)秘籍】 1.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑:(1)減小輸電線的電阻:由電阻定律R= 可知,在輸電距離一定的情況下,為了減小電阻,應(yīng)采用電阻率小的材料,也可以增加導(dǎo)線的橫截面積。(2)減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流:由P=UI可知,當(dāng)輸送功率一定時(shí),提高輸電電壓,可以減小輸電電流。Sl2.遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的“三二一”:(1)理清三個(gè)回路。(2)抓住兩個(gè)聯(lián)系。理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路1和回路2,由變壓器原理可得:線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是 ,P1=P2。理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路2和回路3,由變壓器原理可得:線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是
7、 ,P3=P4。11122221UnIn,UnIn33344443UnIn,UnIn(3)掌握一個(gè)守恒:能量守恒關(guān)系式P1=P損+P3?！究键c(diǎn)沖關(guān)】 1.遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器,則下列關(guān)系式中正確的是()A. B.I2= C.I1U1= RD.I1U1=I2U21122InIn2UR22I【解析】選D。對(duì)理想變壓器來(lái)說(shuō),電流與匝數(shù)成反比,A項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)圖中的中間電流,I2= 而U2U導(dǎo),所以B項(xiàng)錯(cuò)誤;導(dǎo)線消耗的功率為P導(dǎo)= R,I1U1為升壓變壓器的輸入功率,與輸出
8、功率相等,即I1U1=I2U2,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。UR導(dǎo)22I2.(2018洛陽(yáng)模擬)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)能源的需求也日益增大,節(jié)能變得越來(lái)越重要。某發(fā)電廠采用升壓變壓器向某一特定用戶供電,用戶通過(guò)降壓變壓器用電,若發(fā)電廠輸出電壓為U1,輸電導(dǎo)線總電阻為R,在某一時(shí)段用戶需求的電功率為P0,用戶的用電器正常工作的電壓為U2。在滿足用戶正常用電的情況下,下列說(shuō)法正確的是導(dǎo)學(xué)號(hào)04450244()A.輸電線上損耗的功率為 B.輸電線上損耗的功率為 C.若要減少輸電線上損耗的功率可以采用更高的電壓輸電D.采用更高的電壓輸電會(huì)降低輸電的效率2022P RU2021P RU【解析】選C。輸電
9、線路上的電流I線= ,則輸電線路上的損失功率為P損= R= ,而P0是用戶得到的功率,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;由上式可知,當(dāng)采用更高的電壓輸電時(shí),輸電線上損耗的功率將會(huì)減小,故C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。1PU入2I線221P RU入【加固訓(xùn)練】在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),輸送的電功率為P,輸電電壓為U,所用導(dǎo)線電阻率為,橫截面積為S,輸電導(dǎo)線的長(zhǎng)度之和為L(zhǎng),若導(dǎo)線上消耗的電功率為P1,用戶得到的電功率為P2,則下列關(guān)系式中正確的是()2222112222USLPUSLPA.P B.P C.PP D.PP 1LUSLUS （）【解析】選B。輸電線電阻R= ,輸出電流I= ,故輸電線上損失的電功率為P1=I2R= ;用戶得到的電功率為P2=P-P1=P- ,故B項(xiàng)正確,A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。LSPU22LPUS22LPUS
物理第十一章 交變電流 傳感器 11.2 變壓器 電能的輸送
