高三物理一輪復(fù)習(xí) 第10章2變壓器電能的輸送課件 新人教版（安徽專用）

2 2 變壓器變壓器 電能的輸送電能的輸送1.理想變壓器的原理與規(guī)律 一臺(tái)理想變壓器的輸出端僅接一個(gè)標(biāo)有“12V6W”的燈泡，且正常發(fā)光，變壓器輸入端的電流表示數(shù)為0.2A，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為( )A.7 2 B.3 1C.6 3 D.5 2 因?yàn)?，I2=P2U2=6/12A=0.5A I1=0.2A所以n1 n2=I2 I1=5 2D 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：理想變壓器的關(guān)系式：理想變壓器的關(guān)系式：電壓關(guān)系：電壓關(guān)系：U1/U2=n1/n2(變壓比變壓比)，即電壓與匝數(shù)成正比，即電壓與匝數(shù)成正比 功率關(guān)系：功率關(guān)系：P入入=P出出， 即即I1U1=I2U2+I3U3+ 電流關(guān)系：電流關(guān)系：I1/I2=n2/n1(變流比變流比)，即對(duì)只有，即對(duì)只有一個(gè)副線圈的變壓器電流跟匝數(shù)成反比一個(gè)副線圈的變壓器電流跟匝數(shù)成反比2.變壓器的動(dòng)態(tài)分析 如圖1022，一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R.設(shè)原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2.當(dāng)R增大時(shí)()AI1減小，P1增大 BI1減小，P1減小CI2增大，P2減小 DI2增大，P2增大圖圖1022 解析：解析：理想變壓器的特點(diǎn)是輸入功率等于理想變壓器的特點(diǎn)是輸入功率等于輸出功率，當(dāng)負(fù)載電阻增大時(shí)，由于副線圈的輸出功率，當(dāng)負(fù)載電阻增大時(shí)，由于副線圈的電壓不變，所以輸出電流電壓不變，所以輸出電流I2減小，導(dǎo)致輸出功減小，導(dǎo)致輸出功率率P2減小，所以輸入功率減小，所以輸入功率P1減小；輸入的電壓減?。惠斎氲碾妷翰蛔?，所以輸入的電流不變，所以輸入的電流I1減小，減小，B正確正確 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：理想變壓器理想變壓器P入入=P出出，即無，即無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和功率總等于所有輸出功率之和 (2010(2010皖西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考皖西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考) )如圖如圖1023所示，理想變壓器初級(jí)線圈接一正弦交流所示，理想變壓器初級(jí)線圈接一正弦交流電源，交變電壓的有效值恒定不變則下列說法電源，交變電壓的有效值恒定不變則下列說法中正確的是中正確的是( ) 圖圖1023 A只將只將S1從從2撥向撥向1時(shí)，電流表示數(shù)變小時(shí)，電流表示數(shù)變小 B只將只將S2從從4撥向撥向3時(shí)，電流表示數(shù)變大時(shí)，電流表示數(shù)變大 C只將只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_，電阻從閉合變?yōu)閿嚅_，電阻R2兩端電兩端電壓增大壓增大 D只將變阻器只將變阻器R3的滑動(dòng)觸頭上移，變壓器的滑動(dòng)觸頭上移，變壓器的輸入功率減小的輸入功率減小 解析：解析：只將只將S1從從2撥向撥向1時(shí)，電流表示數(shù)變大，時(shí)，電流表示數(shù)變大，A錯(cuò)誤；只將錯(cuò)誤；只將S2從從4撥向撥向3時(shí)，電流表示數(shù)變小，時(shí)，電流表示數(shù)變小，B錯(cuò)誤；只將錯(cuò)誤；只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_，電阻從閉合變?yōu)閿嚅_，電阻R2兩端電兩端電壓不變，壓不變，C錯(cuò)誤；只將變阻器錯(cuò)誤；只將變阻器R3的滑動(dòng)觸頭上移，的滑動(dòng)觸頭上移，變壓器的輸入功率減小，變壓器的輸入功率減小，D正確正確3.遠(yuǎn)距離輸電 發(fā)電機(jī)輸出功率為100kW，輸出電壓是250V，用戶需要的電壓是220V，輸電線電阻為10.若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求：(1)畫出此輸電線路的示意圖.(2)在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比.(3)用戶得到的電功率是多少？（1）輸電線路的示意圖如圖所示，（2）輸電線損耗功率P線= 100 4% kW=4kW，又P線=I22R線，輸電線電流 I2=I3=20A原線圈中輸入電流所以 這樣U3=U2-U線=5000V-2010V=4 800V，所以 （3）用戶得到的電功率P出=10096%kW=96kW 11100000=A=400A250PIU122120140020nInI，2211=250 20V=5000VnUUn33444800240=22011nUnU 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：輸電導(dǎo)線損耗的電功率：輸電導(dǎo)線損耗的電功率：P損損=I2R線線=(P/U)2R線線，因此，當(dāng)輸送的電能一定時(shí)，輸電，因此，當(dāng)輸送的電能一定時(shí)，輸電電壓增大到原來的電壓增大到原來的n倍，輸電導(dǎo)線上損耗的功倍，輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減少到原來的率就減少到原來的1/n2.減少輸電線上電能的損減少輸電線上電能的損失方法：失方法：減小輸電導(dǎo)線的電阻，如采用電阻減小輸電導(dǎo)線的電阻，如采用電阻率小的材料；加大導(dǎo)線的橫截面積率小的材料；加大導(dǎo)線的橫截面積提高輸提高輸電電壓，減小輸電電流電電壓，減小輸電電流 某農(nóng)村水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后用輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處村寨附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后再輸送至各用戶.設(shè)變壓器都是理想的，那么在用電高峰期，隨用電器總功率的增加將導(dǎo)致( )A.升壓變壓器初級(jí)線圈中的電流變小B.升壓變壓器次級(jí)線圈兩端的電壓變小C.高壓輸電線路的電壓損失變大D.降壓變壓器次級(jí)線圈兩端的電壓變大C4.互感器 在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流，所用的器材叫電流互感器.如下所示的四個(gè)圖中，能正確反應(yīng)其工作原理的是( ) 電流互感器要把大電流變?yōu)殡娏骰ジ衅饕汛箅娏髯優(yōu)樾‰娏?，因此原線圈的匝數(shù)少，副線圈小電流，因此原線圈的匝數(shù)少，副線圈的匝數(shù)多的匝數(shù)多.監(jiān)測(cè)每相的電流必須將原線監(jiān)測(cè)每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中圈串聯(lián)在火線中. 答案：答案：A 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：互感器是按比例變換電壓或電流的互感器是按比例變換電壓或電流的設(shè)備互感器的功能是將高電壓或大電流按比設(shè)備互感器的功能是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓(100V)或標(biāo)準(zhǔn)小電流或標(biāo)準(zhǔn)小電流(5A或或1A，均指有效值，均指有效值)，以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)，以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化互感器備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全的安全 ( 2 0 1 0 ( 2 0 1 0 亳 州 期 末 測(cè) 試亳 州 期 末 測(cè) 試 ) ) 如如 圖圖1024所示，所示，L1和和L2輸電線，甲是電壓互感器，輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器若已知甲的變壓比為乙是電流互感器若已知甲的變壓比為5001，乙的變流比為乙的變流比為2001，并且已知加在電壓表兩端，并且已知加在電壓表兩端的電壓為的電壓為220V，通過電流表的電流為，通過電流表的電流為5A，則輸電，則輸電線的輸送功率為線的輸送功率為( )A1.1 102W B1.1 104WC1.1 106W D1.1 108W圖圖1024 解析：解析：加在電壓表兩端的電壓為加在電壓表兩端的電壓為220V，L1和和L2輸電線兩端的電壓為輸電線兩端的電壓為500 220V；通過電流表；通過電流表的電流為的電流為5A，輸電線的電流為，輸電線的電流為200 5A，則輸電，則輸電線的輸送功率為線的輸送功率為1.1 108W.只有只有D正確正確 易錯(cuò)題：易錯(cuò)題：如圖如圖1025所示，降壓變壓器的變壓所示，降壓變壓器的變壓系數(shù)是系數(shù)是3，即初級(jí)線圈匝數(shù)與次級(jí)線圈的匝數(shù)之比，即初級(jí)線圈匝數(shù)與次級(jí)線圈的匝數(shù)之比是是3.初級(jí)線圈的輸入電壓是初級(jí)線圈的輸入電壓是660V，次級(jí)線圈的電阻，次級(jí)線圈的電阻為為0.2w w，這臺(tái)變壓器供給，這臺(tái)變壓器供給100盞盞“220V,60W”的電的電燈用電求：燈用電求： (1)空載時(shí)次級(jí)線圈的端電壓和輸出功率；空載時(shí)次級(jí)線圈的端電壓和輸出功率； (2)接通負(fù)載時(shí)次級(jí)線圈的端電壓；接通負(fù)載時(shí)次級(jí)線圈的端電壓； (3)每盞燈的實(shí)際功率每盞燈的實(shí)際功率圖圖1025( )( )( )23221222221121220213220484 100.22220 .603UPWWRVUUPPWURnUnnUUUVnPU額設(shè)空載中，次級(jí)【錯(cuò)解】接通時(shí)，次級(jí)線圈的端電壓線圈端電壓為，由題意又因?yàn)椋暂敵龉β拭勘K燈的實(shí)際功率仍為=( )21UPR變壓器空載時(shí)，電路的電流為零，【錯(cuò)解分析無能量的轉(zhuǎn)不能用來】計(jì)算電功率= (2)接通后次級(jí)線圈有電阻要消耗電能，由于接通后次級(jí)線圈有電阻要消耗電能，由于次級(jí)線圈內(nèi)部存在電壓降，所以次級(jí)線圈的端電壓次級(jí)線圈內(nèi)部存在電壓降，所以次級(jí)線圈的端電壓不再是不再是220V，而應(yīng)以次級(jí)線圈為研究對(duì)象應(yīng)用閉合，而應(yīng)以次級(jí)線圈為研究對(duì)象應(yīng)用閉合電路歐姆定律去求次級(jí)線圈的端電壓電路歐姆定律去求次級(jí)線圈的端電壓 (3)由于次級(jí)線圈的端電壓達(dá)不到燈泡的額定由于次級(jí)線圈的端電壓達(dá)不到燈泡的額定電壓，燈泡的實(shí)際功率要小于每盞燈的額定功率電壓，燈泡的實(shí)際功率要小于每盞燈的額定功率( )22222111122221.22000UnUnUUVnUnRIPI U將變壓器視為理想變壓器設(shè)空載時(shí)次級(jí)線圈的端電壓為由，得到因?yàn)榭蛰d，次級(jí)線圈的負(fù)載電阻，次級(jí)線圈中的電流【正解】，=( )( )222222221008.071001002202214.66214.6626.657.110016.68.070.2300UI RVIPRURPUIAARUWWR外外外接通電路后， 盞燈并聯(lián)的總電阻為次級(jí)線圈的端電流次級(jí)線圈的端電壓每盞燈的實(shí)際功率=W=+=+= 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：理解能力的高低表現(xiàn)在把握文字的物理解能力的高低表現(xiàn)在把握文字的物理 意 義 上 題 文 中 說理 意 義 上 題 文 中 說 “ 次 級(jí) 線 圈 的 電 阻 為次 級(jí) 線 圈 的 電 阻 為0.2”可見文中所述的變壓器有內(nèi)耗，不是理想可見文中所述的變壓器有內(nèi)耗，不是理想變壓器類比直流電路的知識(shí)，可從兩條路去求變壓器類比直流電路的知識(shí)，可從兩條路去求路端電壓，路端電壓，U=EIr(電源電動(dòng)勢(shì)減去內(nèi)電壓電源電動(dòng)勢(shì)減去內(nèi)電壓)，或者，或者用部分歐姆定律用部分歐姆定律U=IR.