高考物理一轮复习第十三章交变电流电磁场与电磁波第2讲变压器远距离输电课件.ppt

第2讲变压器远距离输电 知识梳理一 变压器1 变压原理 利用电磁感应现象改变交变电流的电压 原线圈接交变电流 由于非均匀变化的电流产生变化的磁场 从而在副线圈中产生电动势 可以输出需要的电压 2 理想变压器原 副线圈基本量间的关系理想变压器 没有能量损失的变压器 电压关系 与负载 副线圈多少无关 电流关系 只有一个副线圈时 有多个副线圈时 I1n1 I2n2 I3n3 功率关系 P1 P2 1 远距离输电要解决的关键问题是减少输电导线上的电功率损失 具体方法是 提高 输电电压 减小输电电流 二 远距离输电 2 交流电远距离高压输电电路模式如图所示 3 远距离高压输电的几个基本关系功率关系 P1 P2 P1 P2 P2 P1 P线 电流 电压关系 输电电流 I2 输电导线上损耗的电功率 P线 P2 P1 I2 U2 U1 R线 输电效率 100 100 1 如图所示 一理想变压器的原线圈匝数n1 1000匝 副线圈匝数n2 200匝 交流电源的电动势e 311sin100 tV 不考虑其内阻 电阻R 88 电压表和电流表对电路的影响可忽略不计 下列说法正确的是 A 电压表的示数为62 2VB 电流表的示数为2 5AC 变压器的输入功率为22WD 原线圈磁通量变化率的最大值为311Wb s C 答案C原线圈两端电压为U1 V 220V 则副线圈两端电压为U2 U1 44V 电压表示数为44V 则I2 0 5A P出 0 5 44 22W 又P入 P出 则P入 22W I1 220V 得I1 0 1A 则电流表示数为0 1A 交流电源的电动势e 311sin100 t V 而原线圈磁通量变化率的最大值为Wb s 0 311Wb s 所以答案为C 2 多选 如图所示 M为理想变压器 各电表均可视为理想电表 当电路输入端a b接正弦交流电压 则在滑动变阻器的滑片P向下滑动的过程中 示数不会发生变化的电表是 A A1B A2C V1D V2 答案CD由 知 电压表V1的示数和电压表 V2的示数均不变 当滑动变阻器阻值变大时 输出功率减小 A1和A2的示数均减小 CD 3 远距离输电时 在输出电功率不变的条件下 A 只有增大导线的电阻 才能减小电流 提高输电效率B 提高输电电压 能减小电流 提高输电效率C 提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗D 提高输电电压势必增大输电导线上的电流 答案B在输出功率一定时 由P UI知 当U增大时 I减小 输电导线损耗的功率P损 I2R将变小 B 深化拓展 考点一理想变压器的基本关系 考点二理想变压器的动态分析 考点三远距离输电问题 深化拓展考点一理想变压器的基本关系 情景素材 教师备用 220sin100 t V 的交流电源上 副线圈接有R 55 的负载电阻 原 副线圈匝数之比为2 1 电流表 电压表均为理想电表 下列说法正确的是 1 1 2017北京理综 16 6分 如图所示 理想变压器的原线圈接在u 220 A 原线圈的输入功率为220WB 电流表的读数为1AC 电压表的读数为110D 副线圈输出交流电的周期为50s B 答案B由题知 变压器的输入电压U1 V 220V 所以U2 U1 110V 副线圈电流I2 2A 原线圈电流I1 I2 1A 本题中电压表 电流表的读数为有效值 故B项正确 C项错误 原线圈输入功率P1 U1I1 220W A项错误 交流电的周期T s 0 02s D项错误 1 2 2017北京海淀期末 多选 如图所示 一理想变压器的原 副线圈匝数分别为2200匝和110匝 将原线圈接在输出电压u 220sin100 t V 的交流电源两端 副线圈上只接有一个电阻R 与原线圈串联的理想交流电流表的示数为0 20A 下列说法中正确的是 BCD BCD理想交流电流表显示的是电流的有效值 可知原线圈电流有效值为0 20A 由 可得I2 4A A错 原线圈两端电压有效值为220V 由 得U2 11V B对 电阻R的电功率为P UI 11 4W 44W C对 穿过变压器铁芯的磁通量变化率最大时 电路中有最大电压 由公式E n 得磁通量变化率的最大值为 Wb s Wb s D对 A 变压器副线圈中电流的有效值为0 01AB 电阻R两端电压的有效值为11VC 电阻R的电功率为44WD 穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为Wb s 考点二理想变压器的动态分析1 此类问题大致有两种情况 一是负载电阻不变 原 副线圈的电压 U1 U2 电流 I1 I2 输入功率 输出功率随原 副线圈匝数比变化而变化的情况 另一类是原 副线圈匝数比不变 原 副线圈的电压 U1 U2 电流 I1 I2 输入功率 输出功率随负载电阻变化而变化的情况 根据题意分清变量与不变量 要明确变量之间的相互制约关系 这是处理此类问题的关键 2 动态分析问题的思路程序可表示为 2 1如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图 变压器的输入电压是市区电网的电压 假设负载变化时输入电压保持不变 输出电压通过输电线输送给用户 两条输电线的总电阻用R0表示 变阻器R代表用户用电器的总电阻 当用电器增加时 相当于R的值减小 忽略变压器上的能量损失 不计电压表 电流表的内阻对电路的影响 当用户的用电器增加时 下列说法正确的是 A 电压表读数增大 电流表读数增大B 电压表读数减小 电流表读数增大C 电压表读数不变 电流表读数增大D 电压表读数不变 电流表读数减小 C 答案C设原 副线圈的匝数分别为n1和n2 原 副线圈两端电压分别为U1和U2 原 副线圈中电流分别为I1和I2 由 可知U2不变 即电压表读数不变 故A B选项错误 由I2 知 当R减小时I2增大 由n1I1 I2n2可知I1将增大 即电流表读数增大 故C对而D错 2 2 多选 如图所示 某理想变压器的原 副线圈的匝数均可调节 原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压 副线圈接一可变电阻R 在其他条件不变的情况下 为使变压器输入功率增大 下面的措施正确的是 A 仅增加原线圈匝数n1B 仅增加副线圈匝数n2C 仅减小电阻R的阻值D 仅增大电阻R的阻值 BC 答案BC变压器的输入功率由输出功率决定 而P出 故仅增大U2或仅减小R 都可以达到增大P出的目的 而U2 U1 故仅增加n2也就意味着仅增加U2 故B C正确 考点三远距离输电问题1 如图所示 发电站的输出电功率为P 输出电压为U 用户得到的电功率为P 电压为U 则输电电流为I 2 输电导线损失的电压 U线 U U IR线 3 输电导线上损失的电功率 P P P I2R线 2R线 4 减少电能损失的基本途径 根据公式 P I2R线 R线可知有两个基本途径 即 减小输电线电阻 如加大输电导线的横截面积 采用电阻率小的材料等 高压输电 在输送功率一定的条件下 提高电压 减小输电电流 情景素材 教师备用 3 1 多选 某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示 发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电 已知输电线的总电阻为r 降压变压器原 副线圈的匝数比为n3 n4 n 1 降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示 降压变压器的副线圈与阻值R0 22 的电阻组成闭合电路 若将变压器视为理想变压器 则下列说法正确的是 BD A 发电机产生交流电的频率为0 5HzB 降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u 220sin100 tVC 通过R0电流的最大值为20AD 输电线损失的功率为 W 答案BD变压器不改变交流电的频率 由图乙可知交流电的频率f Hz 50Hz A错误 由图乙知降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u 220sin100 tV B正确 通过R0电流的最大值Im A 10A 有效值I 10A 通过输电线的电流为I3 I A 输电线损失的功率为P r W C错误 D正确 3 2发电机的输出电压为220V 输出功率为44kW 每条输电线电阻为0 2 1 求用户得到的电压和电功率各是多少 2 如果发电站先用变压比为1 10的升压变压器将电压升高 经同样输电线后变压比为10 1的降压变压器降压后供给用户 则用户得到的电压和电功率各是多少 答案 1 140V28kW 2 219 2V43840W 解析 1 在用220V电压直接供电时 电路如图所示设此时发电机的输出电压为U0 输出功率为P0 则输电电流I A 200A输电线上的电压损失 U Ir线 200 2 0 2 V 80V用户得到的电压U用 U0 U 220V 80V 140V损失的电功率 P I U 200 80W 16kW用户得到的功率P用 P0 P 44kW 16kW 28kW 2 若采用高压输电 电路如图所示 则有输电电压U1 220 10V 2200V输电电流I1 20A输电线上电压损失 U I1r线 20 2 0 2 V 8V损失功率 P r线 202 2 0 2 W 160W降压变压器的输入电压为U2 U1 U 2200V 8V 2192V 由 得用户得到的电压U3 U2 2192V 219 2V用户得到的功率P用 P0 P 4 4 104W 160W 43840W