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考点考点1 1 变压器变压器学案学案2 变压器和远距离输电变压器和远距离输电1.理想变压器的基本关系理想变压器的基本关系 当副线圈只有一个时，原副线圈中的电流与匝数存在当副线圈只有一个时，原副线圈中的电流与匝数存在I1/I2=n2/n1的关的关系，此式说明原副线圈中的电流成正比，即系，此式说明原副线圈中的电流成正比，即I1I2，而非反比关系。，而非反比关系。基基本本关关系系功率关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率电压关系电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多少无关原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多少无关电源关系电源关系只有一个副线圈，电流和匝数成反比只有一个副线圈，电流和匝数成反比多个副线圈，由输入功率和输出功率相等确定电流关系多个副线圈，由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系频率关系原、副线圈中电流的频率相等原、副线圈中电流的频率相等 当理想变压器的原、副线圈的匝数不变而变压器的当理想变压器的原、副线圈的匝数不变而变压器的负载发生变化时，确定其他有关物理量的变化时，可依负载发生变化时，确定其他有关物理量的变化时，可依据以下原则据以下原则(如图如图)： (1)输入电压输入电压U1决定输出电压决定输出电压U2：这是因为输出电压：这是因为输出电压U2= U1，当，当U1不变时，不论负载电阻不变时，不论负载电阻R变化与否变化与否,U2 不会改变。不会改变。 2. 理想变压器各物理量变化的决定因素理想变压器各物理量变化的决定因素12nn (2)输出电流输出电流I2决定输入电流决定输入电流I1：在输入电压：在输入电压U1一定的情况下，输出电一定的情况下，输出电压压U2也被完全确定。当负载电阻也被完全确定。当负载电阻R增大时，增大时，I2减小，则减小，则I1相应减小；当负载相应减小；当负载电阻电阻R减小时，减小时，I2增大，则增大，则I1相应增大。在使用变压器时，不能使变压器次相应增大。在使用变压器时，不能使变压器次级短路。级短路。 (3)输出功率输出功率P2决定输入功率决定输入功率P1:理想变压器的输入功率与输出功率相理想变压器的输入功率与输出功率相等，即等，即P2=P1。在输入电压。在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻一定的情况下，当负载电阻R增大时，增大时，I2减小，减小，则变压器输出功率则变压器输出功率P2=I2U2减小，输入功率减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻也将相应减小；当负载电阻R减小时，减小时，I2增大，变压器的输出功率增大，变压器的输出功率P2=I2U2增大，则输入功率增大，则输入功率P1也将增大。也将增大。理想变压器规律的应用理想变压器规律的应用【例例1】一理想变压器原、副线圈的匝数比为一理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，原线圈，原线圈 输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如 图乙所示，图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是 A.副线圈输出电压的频率为副线圈输出电压的频率为50 Hz B.副线圈输出电压的有效值为副线圈输出电压的有效值为31 V C.P向右移动时，原、副线圈的电流比减小向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D.P向右移动时，变压器的输出功率增加向右移动时，变压器的输出功率增加 【解析解析】由图甲知，原线圈两端输入电压的最大值为由图甲知，原线圈两端输入电压的最大值为U1m=311 V，有效值为，有效值为U1=U1m/ =220 V，周期为，周期为T=210-2 s，频率，频率f=1/T=50 Hz，变压器不改变电压的频率，变压器不改变电压的频率，A项正确；项正确；由由U1/U2=n1/n2知，知，U2=(n2/n1)U1=22 V，B项错误；变压器原、项错误；变压器原、副线圈的电流比与匝数成反比，由于匝数未变，所以原、副副线圈的电流比与匝数成反比，由于匝数未变，所以原、副线圈的电流比不变，线圈的电流比不变，C项错误；项错误；P向右移动时，滑动变阻器的向右移动时，滑动变阻器的有效阻值减小，副线圈中电流增大，由有效阻值减小，副线圈中电流增大，由P2=U2I2知变压器的输知变压器的输出功率增加，出功率增加，D项正确。项正确。 (1)变压器只改变交流电的电压与电流，不改交流电的频变压器只改变交流电的电压与电流，不改交流电的频率。率。 (2)I1/I2=n2/n1反映了原副线圈中的电流与匝数成反比，而反映了原副线圈中的电流与匝数成反比，而非非I11/I2，原副线圈中的电流，原副线圈中的电流I1I2。2 1一理想变压器原、副线圈匝数比一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个如图所示。副线圈仅接入一个10 的电阻。则的电阻。则 ( )A.流过电阻的电流是流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是与电阻并联的电压表的示数是100 VC.经过经过1分钟电阻发出的热量是分钟电阻发出的热量是6103 JD.变压器的输入功率是变压器的输入功率是1103 WD2理想变压器的动态问题理想变压器的动态问题【例例2】为探究理想变压器原、副线圈电压、为探究理想变压器原、副线圈电压、 电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副 线圈连接相同的灯泡线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表，电路中分别接了理想交流电压表 、 和理想交流电流表和理想交流电流表 、 ，导线电阻不计，如图所示。当开关，导线电阻不计，如图所示。当开关S 闭合后闭合后( ) A. 示数变大，示数变大， 与与 示数的比值不变示数的比值不变 B. 示数变大，示数变大， 与与 示数的比值变大示数的比值变大 C. 示数变小，示数变小， 与与 示数的比值变大示数的比值变大 D. 示数不变，示数不变， 与与 示数的比值不变示数的比值不变 【解析解析】交流电源的电压有效值不变，即交流电源的电压有效值不变，即V1示数不变，示数不变，因因U1/U2=n1/n2，故，故V2示数不变，示数不变，V1与与V2示数的比值不变，示数的比值不变，故故D对。对。S闭合使负载总电阻减小，闭合使负载总电阻减小，I2=U2/R，所以，所以I2增大。增大。因因I1/I2=n2/n1，所以，所以A1示数增大，示数增大，A1与与A2示数的比值不变，示数的比值不变，故故A对。对。 分析这类问题的基本思路：分析这类问题的基本思路： (1)首先抓住各量的决定因素：首先抓住各量的决定因素：U1由电源决定，由电源决定，U2由输入由输入电压电压U1及匝数比决定：及匝数比决定：U2(n2/n1)U1；I2由输出电压由输出电压U2及负及负载电阻载电阻R决定：决定：I2U2/R；I1由由I2及匝数比决定：及匝数比决定：I1(n2/n1)I2。 (2)然后利用直流电路中的动态分析方法即可。然后利用直流电路中的动态分析方法即可。 2如图所示，如图所示，T为理想变压器，原为理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交变电线圈接在电压一定的正弦交变电源上，副线圈电路中接入三个电源上，副线圈电路中接入三个电阻阻R1、R2、R3，各电表的电阻影，各电表的电阻影响不计，当开关响不计，当开关S合上时，各电合上时，各电表的示数变化情况是表的示数变化情况是( )A.A1示数变大示数变大 B.A2示数变大示数变大C.V1示数变小示数变小 D.V2示数变大示数变大A B考点考点2 2 远距离输电远距离输电 1.有关远距离输电问题，应先画出远距离输电的示意图，并将已知量有关远距离输电问题，应先画出远距离输电的示意图，并将已知量和待求量写在示意图的相应位置。和待求量写在示意图的相应位置。 2.抓住输电的两端抓住输电的两端电源和用电器；分析一条线电源和用电器；分析一条线输电线；研究输电线；研究两次电压变换两次电压变换升压和降压。升压和降压。 3.以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立回路，各回路分别用以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立回路，各回路分别用欧姆定律，串、并联的特点及电功、电功率等公式进行计算、联系各回路欧姆定律，串、并联的特点及电功、电功率等公式进行计算、联系各回路的是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率等于输出功率的关系。的是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率等于输出功率的关系。 在远距离输电问题中，计算线路功率损耗时应用在远距离输电问题中，计算线路功率损耗时应用P损损=I线线2P线线，其原因，其原因是是I线线可以由公式可以由公式P输输=I线线U输输求出，而求出，而P损损=U线线I线线和和P损损=U线线2/R线则不常用，其线则不常用，其原因是在一般情况下，原因是在一般情况下，U线线不易求出，且易将不易求出，且易将U线线和和U输输相混而造成错误。相混而造成错误。远距离输电问题远距离输电问题【例例3】发电站的电源通过升压变压器、输电导线和降压变压发电站的电源通过升压变压器、输电导线和降压变压 器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可 视为理想变压器。视为理想变压器。 (1)画出上述输电全过程的原理图；画出上述输电全过程的原理图； (2)发电机的输出功率是发电机的输出功率是100 k，输出电压是，输出电压是250，升压，升压 变压器的原、副线圈的匝数比为变压器的原、副线圈的匝数比为1:25，求升压变压器，求升压变压器 的输出电压和输电导线中的电流；的输出电压和输电导线中的电流； (3)若输电导线中的电功率损失为输电功率的若输电导线中的电功率损失为输电功率的4，求输电，求输电 导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压； (4)计算降压变压器的输出功率计算降压变压器的输出功率【解析【解析】(1)如图所示。如图所示。 (2)对升压变压器，据对升压变压器，据公式公式:n1:n2有有 U1n2/n25250 6 250 ,P1=P2,I2=P2/U2= 100 000/6 250 A=16 A。 (3)因为因为线线线线，又，又线线0.04， 所以所以线线0.04/ 000/162 =15.625 。 因为因为线线， 所以所以- 线线6 250 1615.625 6000 。 (4)线线0.96P1=0.9600 000 W96 kW 求解远距离输电的关键是：求解远距离输电的关键是：（）熟悉（）熟悉“交流发电机交流发电机升压变压器升压变压器输电线输电线降压变压器降压变压器用电户用电户”这一过程。并画出这一过程的示意图，把需要的物这一过程。并画出这一过程的示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上。理量都标在图中的相应位置上。（2 2）把握好远距离输电的基本关系。）把握好远距离输电的基本关系。 3某小型水电站的电能输送示某小型水电站的电能输送示意图如图所示。发电机的输意图如图所示。发电机的输出电压为出电压为200 V，输电线总，输电线总电阻为电阻为r，升压变压器原副，升压变压器原副线圈匝数分别为线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原副线圈匝数分别为。降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220 V的用的用电器正常工作，则电器正常工作，则( )A.n2/n1n3/n4B.n2/n1n3/n4C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率AD
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