高考物理总复习11.2理想变压器电能的输送课件PPT

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1.理想变压器(1)构造:如图所示,变压器是由 闭合铁芯　和绕在铁芯上的 两个线圈　组成的。 ①原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫 初级　线圈。 ②副线圈:与 负载　连接的线圈,也叫 次级　线圈。 (2)原理:利用电磁感应的 互感　现象。 (3)基本关系式①功率关系: P入=P出　; 
有多个副线圈时,n1I1=n2I2+n3I3+…+nnIn。
(4)常用的变压器①自耦变压器——调压变压器。
2.远距离输电(1)输电过程如图所示(2)输电导线上的能量损失主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式为Q= I2Rt　。 (3)电压损失①ΔU=U-U';②ΔU= IR　。 (4)功率损失
1.(多选)如图所示,原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时 (　　)A.原、副线圈磁通量之比为2∶1B.原、副线圈电流之比为1∶2C.输入功率和输出功率之比为1∶1D.原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1
2.(多选)理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,原线圈两端接交流电源,则(　　)A.原、副线圈中电流频率之比f1∶f2=10∶1B.原、副线圈两端电压之比为U1∶U2=10∶1C.原、副线圈内电流之比I1∶I2=1∶10D.变压器输入和输出功率之比P1∶P2=10∶1
3.远距离输电时,在输送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
4.(2017·河南顶级名校摸底)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5。原线圈与正弦式交流电源连接,输入电压u=220 sin 100πt V。副线圈接入电阻的阻值R=100 Ω。则(　　)A.通过电阻的电流是2 AB.交变电流的频率是100 HzC.与电阻并联的电压表的示数是100 VD.变压器的输入功率是484 W
5.下图为远距离输电的电路原理图,下列判断正确的是 (　　)A.U1>U2B.U2=U3C.I4I2
理想变压器原、副线圈关系的应用
例1(2016·全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω 、1 Ω 和4 Ω,A为理想交流电流表,U为正弦交流电源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为(　　)A.2　B.3　C.4　D.5
思维点拨该题的特点:变压器的原线圈与电阻串联后接入交流电压,变压器输入电压为U与电阻R1两端电压的差值。
处理变压器的原线圈与电阻串联后接入交流电压问题的思路1.要注意明确电路结构,知道开关通断时电路的连接方式。2.明确输入电压与总电压之间的关系。3.根据电压之比等于匝数之比、电流之比等于匝数的反比列式。
即学即练1.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(　　)A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶9
2.(2017·北京卷)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin 100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55 Ω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(　　)
D.副线圈输出交变电流的周期为50 s
理想变压器的动态分析1.匝数比不变(如图甲所示)
(3)I2变化引起P2变化,根据P1=P2,可以判断P1的变化情况。
2.负载电阻不变(如图乙所示)
(2)R不变,U2变化,I2发生变化。
(3)根据P2= 和P1=P2,可以判断P2变化时,P1发生变化,U1不变时,I1发生变化。
例2(2016·天津卷)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)A.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,电流表A1示数变大D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大
分析有关理想变压器动态问题的一般思路分析理想变压器的动态问题,关键是抓住不变量,以不变量为基础,根据变化量引起的现象由欧姆定律分析电流、电压等各量的变化。分析动态问题的一般思路如下:
即学即练3.(2016·四川卷)如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则(　　)A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变
4.(2017·山东烟台期末)如图所示的交流电路中,理想变压器输入正弦式交变电流,各交流电表均为理想电表。当滑动变阻器R的滑片向上滑动时(　　)A.灯泡L变亮B.电流表的示数变大C.电压表的示数变小D.变压器的输入功率不变
含有变压器的动态电路问题的解题思路
远距离输电远距离输电问题的“三二一”1.理清三个回路(如图)
在回路2中,U2=ΔU+U3,I2=I线=I3。
2.抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系着回路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
(2)理想的降压变压器联系着回路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
3.掌握一个守恒能量守恒关系式P1=P损+P4。
例3(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW,电压为4 000 V,经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1 kΩ。到目的地经变压器T2降压,负载为多个正常发光的灯泡(220 V、60 W)。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则(　　)A.变压器T1原、副线圈电流分别为103 A和20 AB.变压器T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 VC.变压器T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D.有6×104盏灯泡(220 V　60 W)正常发光
解析:输电原理示意图如图所示。
输电线路功率损失的四种计算方法(1)输送功率是指升压变压器输出的功率,损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系是P损=P-P'(P为输送功率,P'为用户所得功率)。
(4)P损=ΔUI线。
用,其原因是在一般情况下,ΔU不易求出,且易将ΔU和U输出相混而造成错误。
即学即练5.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T1的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T1的原线圈两端接入一电压u=Umsin ωt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(　　)
6.(2017·重庆期中)如图为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线总电阻R=10 Ω,升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为1∶5,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,副线圈与纯电阻组成闭合电路,用电器电阻R0=11 Ω。若T1、T2均为理想变压器,T2的副线圈两端电压表达式为u=220 sin 100πt V。求:
(1)用户端的用电电流I3和输电电流I2。(2)输电线上损耗的电压ΔU和损耗的功率ΔP。(3)发电机的输出电压U1和输出功率P1。
答案:(1)用户端的用电电流I3为20 A,输电电流I2为5 A。(2)输电线上损耗的电压ΔU为50 V,损耗的功率ΔP为250 W。(3)发电机的输出电压U1为186 V,输出功率P1为4 650 W,解析:(1)根据副线圈两端电压表达式可知,用户得到的有效电压U3=220 V,
代入数据解得U1=186 V根据能量守恒,P1=P2=U2I2=930×5 W=4 650 W。
三种特殊的变压器1.自耦变压器自耦变压器(又称调压器)只有一个线圈,将其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它既可以用来升压也可以用来降压,理想变压器的基本关系对自耦变压器均适用,如图所示。
3.多个副线圈变压器遇到具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时,应注意三个关系:
(2)电流关系:n1I1=n2I2+n3I3+…(3)功率关系:P1=P2+P3+…
例题(2016·江苏卷)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(　　)A.U2>U1,U2降低B.U2>U1,U2升高C.U2命题分析深层理解命题意图:本题主要考查变压器的相关知识,意在考查学生对自耦变压器结构的理解以及应用理想变压器的规律分析问题的能力。分析时要分清原线圈与副线圈及滑动触头从M点顺时针旋转至N点过程中原线圈与副线圈匝数的变化,难度适中。总结提升本题属于自耦变压器,自耦变压器的原理和普通的理想变压器的原理是相同的,电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,根据基本的规律分析即可。考生在平时复习时要熟悉各类基本模型特点,深刻理解对应的物理规律,方能在高考时胜人一筹。
1.(2017·江苏宿迁沭阳中学期末)如图所示,电压互感器、电流互感器可看成理想变压器,已知电压互感器原、副线圈匝数比是1 000∶1,电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200,电压表读数是200 V,电流表读数是1.5 A,则交流电路输送电能的功率是(　　)A.3×102 WB.6×104 WC.3×105 WD.6×107 W
2.(多选)(2017·江苏四市联考)如图所示,在某一输电线路的起始端接入两个互感器,原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶100,图中a、b表示电压表或电流表,已知电压表的示数为22 V,电流表的示数为1 A,则(　　)A.a为电流表,b为电压表B.a为电压表,b为电流表C.线路输送电功率是220 kWD.输电线路总电阻为22 Ω
3.如图所示,在两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P,且L1、L2、L3为相同的灯泡,变压器匝数比为n1∶n2=3∶1,则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为(　　)