高三物理第一轮复习 第十一章 第一单元第2课时 变压器 电能的输送课件 选修32

高考总复习高考总复习物理物理第一单元交变电流第一单元交变电流第第2课时变压器电能的输送课时变压器电能的输送 选修32 第十一章交变电流传感器 高考总复习高考总复习物理物理高考总复习高考总复习物理物理基础回顾基础回顾考点一变压器1变压器：变压器是一种能改变_电压的设备它是由一个闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，跟电源相连的叫_(或叫初级线圈)，跟负载相连的叫_(或叫次级线圈)其工作原理是_，故它不能改变恒定电流2理想变压器：没有漏磁和能量损失的变压器(1)输入功率与输出功率的关系是_答案：1交流原线圈副线圈电磁感应2(1)P1P2高考总复习高考总复习物理物理(2)电压与匝数的关系是_，适用于绕在同一铁芯上的多个线圈的变压器(3)电流与匝数的关系是_，仅适用于只有一个副线圈的变压器(4)原、副线圈交流电的频率关系是_3两种常见的变压器(1)自耦变压器(如调压变压器)：铁芯上只绕_线圈，可升压，可降压答案：(2) 3(1)一个(2)高压低压大电流小电流外壳副线圈U1U2n1n2 (3)I1I2n2n1 (4)f1f2 高考总复习高考总复习物理物理要点深化要点深化1理想变压器的理想化条件及工作原理理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别(即磁漏)工作原理：利用了法拉第电磁感应定律和楞次定律闭合铁芯把在铁芯上具有的磁通量导在铁芯之内而不外漏，这样，通过绕在铁芯上所有线圈的磁通量的变化率相同，利用法拉第电磁感应定律可知，线圈上的电压与其匝数成正比根据楞次定律可知，原、副线圈上的电流呈现出正弦对余弦的关系高考总复习高考总复习物理物理2多个副线圈电流关系的推导电流与匝数成反比的关系仅适用于只有一个副线圈的变压器如果副线圈有多个则不适用了，可以根据输入功率等于输出功率的关系推导出：U1I1U2I2U3I3再根据可得出：n1I1n2I2n3I3根据以上关系知：匝数比一定时，U2由U1决定；输入电流由输出电流决定；输入功率由输出功率决定U2n2n1U1，U3n3n1U1 高考总复习高考总复习物理物理基础回顾基础回顾考点二电能的输送1输电线上电能的损失：在输电导线上，由于电流的_效应，必然有一部分_转化成_而损失掉2减小输电线上损耗电能的方法根据焦耳定律表达式_可知：(1)减小输送电路的_；(2)减小输送电路的_答案：1热电能内能2QI2Rt(1)电流(2)电阻高考总复习高考总复习物理物理3高压输电的原理由输送功率PUI，其中U为_，I为_，由于输送功率是有限的，因而可以通过提高_，以减小_，则线路上的损耗P损I2R可大幅度减小，这是行之有效的办法答案：输送电压输送电流输送电压输送电流高考总复习高考总复习物理物理要点深化要点深化1远距离输电的电路构成如下图所示高考总复习高考总复习物理物理2远距离输电功率、电压、电流之间的关系(1)功率之间的关系是：P1P2，P3P4，P2P3Pr(2)电压之间的关系是： (3)电流之间的关系是：可见其中电流之间的关系最简单，I2、Ir、I3中只要知道一个，另两个总跟它相等因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口U1U2n1n2，U3U4n3n4，U2U3U I1I2n2n1，I3I4n4n3，I3I2Ir 高考总复习高考总复习物理物理3输电线上的电阻、功率损失和电压损失的计算(1)输电线的电阻可能分两条导线长度给，也可能总的给，审题要谨慎(2)计算时都必须用PrIr，UrIrr，而不能用Pr .特别重要的是要会分析输电线上的功率损失减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积两者相比，当然选择前者若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地U22r PrP1U22LS1U22S，由此得出结论： 高考总复习高考总复习物理物理高考总复习高考总复习物理物理题型一变压器问题的动态分析如图所示，动态分析问题的思路程序可表示为：高考总复习高考总复习物理物理 如图所示为一理想变压器，S为双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原、副线圈中的电流， P1表示原线圈的输入功率，则()AS接在a处，保持U1不变，P向下移动时，U2增大BS接在a处，保持U1不变，P向下移动时，P1增大C保持U1及P的位置不变，S由b接到a时，R的功率减小D保持U1及P的位置不变，S由b接到a时，R的功率增大高考总复习高考总复习物理物理解析：输出电压U2 U1，当 、U1不变时，无论负载电阻R变化与否，U2不会改变，A错误；但由于R变小，I2变大，副线圈的输出功率变大，故P1增大，B正确保持U1及P的位置不变，S由b接到a时， 变小，则U2变小，由PR 可知，R消耗的功率减小，C正确D错误答案：BCn2n1 n2n1 U22R 高考总复习高考总复习物理物理点评：(1)输入电压U1决定输出电压U2，当U1不变时，不论负载电阻R变化与否，U2不会改变；(2)输出电流I2决定输入电流I1，在U1不变时，输出电压U2被确定，当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大，因此在使用变压器时，不能使变压器次级线圈短路；(3)输出功率P2决定输入功率P1，理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P1P2，当P2变化时，P1同样变化高考总复习高考总复习物理物理题型训练题型训练1如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3均为固定电阻，开关S是闭合的V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2; A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是()AU2不变、I2变小BI1变小、I3变小CI2变小、I3变大 DU2变小、I2变大高考总复习高考总复习物理物理解析：因为变压器的匝数与U1不变，故U2不变当S断开时，因负载电阻增大，故I2减小，A正确；由于U1I1U2I2，故I1也将减小；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，C正确答案：AC高考总复习高考总复习物理物理求解远距离输电问题的关键是：1熟悉“交流发电机升压变压器输电线降压变压器用电户”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2利用逆算法解决电能的输送问题时往往比较方便，方法是先从负载的功率算起，一直推算到升压变压器的输入端3利用输电线消耗电能和输电电流情况向两边推算，也是经常应用到的题型二远距离输电问题研究高考总复习高考总复习物理物理 发电厂输出的功率为P0.若发电厂通过两条输电线直接向远处的用电设备供电时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1；若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压U，用电设备可获得的功率增加至P2.(1)试根据题意画出二次变压输电全过程的原理图；(2)试求升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比N1/N2以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2.高考总复习高考总复习物理物理解析：(1)画出二次变压输电全过程的原理图如下图所示：(2)设输电线的总电阻为R，当发电厂变压器直接向用电设备供电时，输电线中的电流强度为I1，则有P1I1U，P0P1IR解得I1P1/U，RP0P1P21U2 高考总复习高考总复习物理物理设降压变压器T2的输入电流为I2，输出电流为I2，则有P2I2U，P0P2IR，由此得故降压变压器T2原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比设电源输出电压为U0，根据直接输电的情况可得U0P0/I1；由此可知，通过变压器之前电源的输出电流为P0/U0II1，即与直接输电的电流相等故升压变压器T1的原线圈匝数N1与副线圈匝数N2之比I2P2/U，I2 P0P2RP1U P0P2P0P1 n1n2I2I2P2P1 P0P1P0P2 N1N2I2I1 P0P2P0P1 高考总复习高考总复习物理物理答案：(1)图见解析(2)点评：本题通过线路上消耗的电功率找出两种情况下线路上的电流强度，从而确定升压变压器的匝数比N1/N2，再求用电设备增加了功率后的电流强度，就可以求出降压变压器的匝数比n1/n2.希望同学们能够掌握这个思路N1N2P0P2P0P1 n1n2P2P1 P0P1P0P2 高考总复习高考总复习物理物理 题型训练题型训练2一水电站的发电机输出功率100 kW，采用11 kV的电压向远处的山村送电，输电线路上损耗功率为4%.为了适应发展的要求，计划在原址对电站进行扩容，对输电线路进行相应的改造扩容后电站在发电能力提高的原来的3倍问：(1)如果仍采用原有规格的输电导线，又要保证发电机满负荷工作时线路的输电效率不低于96%，则输电电压至少要提高到多少伏？(2)如果将输电电压提高到22 kV，则线路的输电效率是多少？此是用户得到的功率又是多少？高考总复习高考总复习物理物理解析：(1)电站扩容后使用原有导线而输电效率又保持不变，应有： 联立两式，则扩容后的最小电压： (2)如果输电电压提高到U322 kV，则有：联立两式，可解得线路的输电效率为：97%用户得到的功率为3P97%291 kW.答案：(1)19.1 kV(2)97%291 kWP4%PU12R 3P4%3PU22R U2 3U1 311 kV19.1 kV 3P(1)3PU32R 高考总复习高考总复习物理物理高考总复习高考总复习物理物理 如图所示，收音机的变压器的初级线圈I有1210匝，接在U1220 V的交流电源上，变压器有两个次级线圈次级线圈的匝数为35匝，次级线圈的匝数是1925匝如果不计变压器自身的能量损耗，当变压器工作时，线圈的电流是0.3 A时，初级线圈的电流I10.114 A，求线圈中电流和输出电压(电流的计算结果保留3位有效数字)警示乱套公式 进行解题I1I2n2n1 高考总复习高考总复习物理物理错解：由变压器公式 0.0716 A.分析纠错：当次级线圈不止一个的时候，变压器公式不再成立，应该利用能量守恒定律，从输入功率等于输出功率入手求解不计变压器自身的能量损耗，由能量转化和守恒定律P1P2P3 I1U1I2U2I3U3答案：350 V0.0662 AU1U3n1n3，U3n3n1U119251210220350 V 又I1I3n3n1，I3n1n3I1121019250.114 U2n2n1U13512102206.36 V U3n3n1U119251210220350 V I3I1U1I2U2U30.0662 A 高考总复习高考总复习物理物理祝祝您您