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第2讲变压器电能的输送【知识导图】原线圈副线圈闭合铁芯互感P出=P入1122UnUnn1I1=n2I2+n3I3把高电压变成低电压把大电流变成小电流升压变压器降压变压器P-PI2R2URU UR PU【微点拨】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电能。(4)理想变压器基本关系中的U1、I1、U2、I2均为有效值。2.升压变压器和降压变压器: ,若n1n2,则U1U2,为降压变压器;若n1n2,则U1n2,当原、副线圈减少相同匝数时,由数学知识可知 变大,则U2减小,故灯泡变暗,选项A、C错误,B正确;根据 可知通过原、副线圈电流的比值变小,选项D错误。故选B。1122UnUn12nn1221InIn【通关秘籍】 1.理想变压器的动态分析常见以下两种情况:(1)匝数比不变,负载变。如图所示:电压分析:U1不变,根据 ,不论负载电阻R如何变化,U2不变。电流分析:当负载电阻发生变化时,I2= 变化,由于 ,故I1发生变化。功率分析:I2变化引起P2=U2I2变化,P1=P2,故P1发生变化。1122UnUn2UR1221InIn(2)负载电阻不变,匝数比变。如图所示:电压分析:U1不变, 发生变化,根据 ,U2变化。副线圈电流分析:R不变,U2变化,故I2= 发生变化。功率分析:根据P2= ,P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化。原线圈电流分析:根据P1=U1I1,U1不变,故I1发生变化。1122UnUn12nn22UR2UR2.分析变压器动态问题的基本思路:【加固训练】如图所示,T为理想变压器,副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略,其余输电线电阻可不计,则当电键S闭合时()A.交流电压表V1和V2的示数一定都变小B.交流电压表只有V2的示数变小C.交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大D.只有A1的示数变大【解析】选B。当S闭合时,两个电阻并联,电路的总电阻减小,由于输入电压和匝数比不变,所以副线圈的输出电压不变,副线圈的电流变大,副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略,所以输电线ab和cd上的电压变大,所以V2的示数变小,故B项正确,A项错误;副线圈的电流变大,A2和A1的示数变大,A3的示数减小,故C、D项错误。考点3远距离输电 【典题探究】 【典例3】(2018衡水模拟)如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u=Umsin 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 导学号04450243()221m2m212222122m1mnUnUA.() B.()n4rn4rnnPPC.4() () r D.4() () rnUnU【解题探究】(1)如何表示升压变压器T副线圈两端电压的有效值?提示:根据 和U1= 得副线圈两端电压的有效值为U2= 。1212UUnnm2U22m12n U2n(2)通过输电线的电流是多大?提示:根据P2=U2I2、P2=P可得通过输电线的电流为I2= 。12m2nPn U(3)输电线上损失的电功率为多大?提示:根据P=2 r可得P=4( )2( )2r。22I12nnmPU【解析】选C。由I1= 和 得Ir=I2= ,则输电线上损失的功率Pr= 2r=4 r,故C项正确。m2PU1221InIn12mn 2Pn U2rI2212mnP() ()nU【通关秘籍】 1.降低输电损耗的两个途径:(1)减小输电线的电阻:由电阻定律R= 可知,在输电距离一定的情况下,为了减小电阻,应采用电阻率小的材料,也可以增加导线的横截面积。(2)减小输电导线中的输电电流:由P=UI可知,当输送功率一定时,提高输电电压,可以减小输电电流。Sl2.远距离输电问题的“三二一”:(1)理清三个回路。(2)抓住两个联系。理想的升压变压器联系了回路1和回路2,由变压器原理可得:线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是 ,P1=P2。理想的降压变压器联系了回路2和回路3,由变压器原理可得:线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是 ,P3=P4。11122221UnIn,UnIn33344443UnIn,UnIn(3)掌握一个守恒:能量守恒关系式P1=P损+P3。【考点冲关】 1.远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是()A. B.I2= C.I1U1= RD.I1U1=I2U21122InIn2UR22I【解析】选D。对理想变压器来说,电流与匝数成反比,A项错误;对图中的中间电流,I2= 而U2U导,所以B项错误;导线消耗的功率为P导= R,I1U1为升压变压器的输入功率,与输出功率相等,即I1U1=I2U2,所以C项错误,D项正确。UR导22I2.(2018洛阳模拟)随着社会经济的发展,人们对能源的需求也日益增大,节能变得越来越重要。某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电,若发电厂输出电压为U1,输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P0,用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是导学号04450244()A.输电线上损耗的功率为 B.输电线上损耗的功率为 C.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D.采用更高的电压输电会降低输电的效率2022P RU2021P RU【解析】选C。输电线路上的电流I线= ,则输电线路上的损失功率为P损= R= ,而P0是用户得到的功率,故A、B项错误;由上式可知,当采用更高的电压输电时,输电线上损耗的功率将会减小,故C项正确、D项错误。1PU入2I线221P RU入【加固训练】在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所用导线电阻率为,横截面积为S,输电导线的长度之和为L,若导线上消耗的电功率为P1,用户得到的电功率为P2,则下列关系式中正确的是()2222112222USLPUSLPA.P B.P C.PP D.PP 1LUSLUS （）【解析】选B。输电线电阻R= ,输出电流I= ,故输电线上损失的电功率为P1=I2R= ;用户得到的电功率为P2=P-P1=P- ,故B项正确,A、C、D项错误。LSPU22LPUS22LPUS
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