第十章 第2讲 变压器 远距离输电

1、梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 第第2讲变压器远距离输电讲变压器远距离输电 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 理想变压器理想变压器(考纲要求考纲要求 ) 1. 构造构造：如图：如图1021所示，变压器是由所示，变压器是由_和绕在和绕在 铁芯上的铁芯上的_组成的组成的 图图1021 闭合铁芯闭合铁芯 两个线圈两个线圈 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 (1)原线圈原线圈：与交流电源连接的

2、线圈，也叫：与交流电源连接的线圈，也叫_线圈线圈 (2)副线圈副线圈：与：与_连接的线圈，也叫连接的线圈，也叫_线圈线圈 2原理原理：电流磁效应、：电流磁效应、_ 3基本关系式基本关系式 (1)功率关系功率关系：_ (2)电压关系电压关系：_ 由由P入 入 P出 出及 及PUI推出有多个副线圈时，推出有多个副线圈时，U1I1_ _ 初级初级 负载负载次级次级 电磁感应电磁感应 P入 入 P出 出 U2I2 U3I3UnIn 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 4几种常用的变压器几种常用的变压器 (1)自耦变压器自耦变压器调压变

3、压器调压变压器 小电流小电流 高电压高电压低电压低电压 大电流大电流 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 判断正误，正确的划判断正误，正确的划“”，错误的划，错误的划“” (1)没有能量损失的变压器叫理想变压器没有能量损失的变压器叫理想变压器 () (2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用 () (3)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流 的频率的频率 () (4)变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率即

4、输变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率即输 入功率总等于输出功率入功率总等于输出功率 () 答案答案(1)(2)(3)(4) 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 远距离输电远距离输电(考纲要求考纲要求 ) 1.输电过程输电过程(如图如图1022所示所示) 图图1022 2输电导线上的能量损失输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产：主要是由输电线的电阻发热产 生的，表达式为生的，表达式为Q_I2Rt 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 3电压损

5、失电压损失 (1)UUU；(2)U_ 4功率损失功率损失 IR I2R 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 判断正误，正确的划判断正误，正确的划“”，错误的划，错误的划“” (1)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随 之增大之增大 () (2)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损 失失 () (3)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗 () (4

6、)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电 能损失越小能损失越小 () 答案答案(1)(2)(3)(4) 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 1(多选多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是() A通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势穿过副线圈磁通

7、量的变化使得副线圈产生感应电动势 D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 解析解析由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量也由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量也 在变化，在变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故错误；因理想变压器无漏磁，故B、C正确；原线圈正确；原线圈 中的电能转化为磁场能又转化为电能，故中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D错错 答案答案BC 基基 础础 自自 测测 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 2(多选多选)如图如图1023所示，理想变压所示，理想变压

8、器原、副线圈匝数比为器原、副线圈匝数比为2 1，电池和，电池和 交变电源的电动势都为交变电源的电动势都为6 V，内阻均，内阻均 不计下列说法正确的是不计下列说法正确的是 () AS与与a接通的瞬间，接通的瞬间，R中无感应电流中无感应电流 BS与与a接通稳定后，接通稳定后，R两端的电压为两端的电压为0 CS与与b接通稳定后，接通稳定后，R两端的电压为两端的电压为3 V DS与与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为 2 1 图图1023 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 解析解析S与

9、与a接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，A错错 误；误；S与与a接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变，接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变， 副线圈电压为零，副线圈电压为零，B正确；正确；S与与b接通稳定后，根据接通稳定后，根据U1 U2 n1 n2，可得，可得R两端的电压为两端的电压为3 V，C正确；原、副线圈的频正确；原、副线圈的频 率相同，率相同，D错误错误 答案答案BC 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 3(单选单选)一输入电压为一输入电压为220 V，输出，输出 电压

10、为电压为36 V的变压器副线圈烧坏的变压器副线圈烧坏 为获知此变压器原、副线圈匝数，为获知此变压器原、副线圈匝数， 某同学拆下烧坏的副线圈，用绝某同学拆下烧坏的副线圈，用绝 缘导线在铁芯上新绕了缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，匝线圈， 如图如图1024所示，然后将原线圈接到所示，然后将原线圈接到220 V交流电源交流电源 上，测得新绕线圈的端电压为上，测得新绕线圈的端电压为1 V按理想变压器分析，按理想变压器分析， 该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为 () A1 100，360 B1 100，180 C2 200，180 D2 200，360 图图1024

11、梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 答案答案B 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 4(多选多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功 率不变时，那么率不变时，那么 () A输电线路上损失的电压与输送电流成正比输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大 C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反

12、比 D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 答案答案AC 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 5(2013汕头质量测评汕头质量测评)(单选单选)如图如图1025所示为远距离所示为远距离 输电的电路原理图，下列判断正确的是输电的电路原理图，下列判断正确的是 ( ) 图图1025 AU1U2 BU2U3 CI4I2 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突

13、破思维建模思维建模 素养提升素养提升 解析解析在远距离输电的过程中，第一级为升压过程，故在远距离输电的过程中，第一级为升压过程，故 U1I2，A错误、错误、D正确；由部分电路欧姆定律可正确；由部分电路欧姆定律可 得得U3U2I2R线 线， ，B错误；由于第二级为降压过程，故错误；由于第二级为降压过程，故 U3U4，由，由U3I2U4I4，可知，可知I2I4，C错误错误 答案答案D 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 理想变压器的规律理想变压器的规律 热点一热点一变压器基本规律的应用变压器基本规律的应用 对应对应“高考题组高考题

14、组”见见PPT课件，供参考课件，供参考 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 图图1026 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 答案答案D 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 图图1027

15、A原、副线圈的匝数比为原、副线圈的匝数比为50 1 B交变电压的频率为交变电压的频率为100 Hz 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 C副线圈中电流的有效值为副线圈中电流的有效值为4 A D变压器的输入功率为变压器的输入功率为880 W 答案答案C 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法 1分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功分清不变量和变量，弄清理想变压器

16、中电压、电流、功 率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定 律，串、并联电路特点进行分析判定律，串、并联电路特点进行分析判定 2分析该类问题的一般思维流程是：分析该类问题的一般思维流程是： 热点二热点二理想变压器的动态分析理想变压器的动态分析 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 图图1028 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 A当单刀双掷开关与当单刀双掷开关与a连接时，电压表连接时，电压表V1的示数为的示数

17、为22 V C单刀双掷开关与单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的向上移动的 过程中，电压表过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小的示数增大，电流表示数变小 D当单刀双掷开关由当单刀双掷开关由a扳向扳向b时，电压表时，电压表V1和电流表的示数和电流表的示数 均变小均变小 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 答案答案BC 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 常见的理想变压器的动态分析问题一般有两常见的理想变压器的动态分析问

18、题一般有两 种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况 1匝数比不变的情况匝数比不变的情况 (2)当负载电阻发生变化时，当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流变化，输出电流I2决定输入决定输入 电流电流I1，故，故I1发生变化发生变化 (3)I2变化引起变化引起P2变化，由变化，由P1P2知知P1发生变化发生变化 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 【跟踪短训跟踪短训】 2(2013辽

19、宁五校联考辽宁五校联考)(单选单选)如图如图1029所示，有一矩所示，有一矩 形线圈的面积为形线圈的面积为S，匝数为，匝数为N，电阻不计，绕，电阻不计，绕OO轴在水轴在水 平方向的磁感应强度为平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度的匀强磁场中以角速度做匀速做匀速 转动，从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一理转动，从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一理 想变压器，滑动触头想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线上下移动时可改变输出电压，副线 圈接有可调电阻圈接有可调电阻R，下列判断正确的是，下列判断正确的是 ( ) 图图1029 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课

20、堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e NBScos t C当当P不动、不动、R增大时，电压表读数也增大增大时，电压表读数也增大 D当当P向上移动、向上移动、R不变时，电流表读数减小不变时，电流表读数减小 解析解析矩形线圈切割磁感线产生的感应电流为正弦式交变电矩形线圈切割磁感线产生的感应电流为正弦式交变电 流，图示时刻线圈切割磁感线产生的感应电动势最大，最大流，图示时刻线圈切割磁感线产生的感应电动势最大，最大 值为值为EmNBS，则其瞬时值表达式为，则其瞬时值表达式为eNBScos t， 梳理

21、深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 答案答案A 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 远距离输电问题的远距离输电问题的“三二一三二一” 1理清三个回路理清三个回路 热点三热点三远距离输电问题远距离输电问题 图图10210 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 【典例典例3】 (单选单选)2013年年

22、4月月20日日 8时时2分在四川省雅安市芦山县分在四川省雅安市芦山县 发生发生7.0级地震后，常州常发集级地震后，常州常发集 团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的 部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机 给灾民临时安置区供电，如图给灾民临时安置区供电，如图10211所示发电机到所示发电机到 安置区的距离是安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为，输电线路中的火线和零线均为 GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为

23、2.510 4，安置区家用电器的总功率为 ，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这，当这 些额定电压为些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时的家用电器都正常工作时 (). 图图10211 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 型号型号AED6500S 输出电压范围输出电压范围220300 V 最大输出功率最大输出功率60 kW A. 输电线路中的电流为输电线路中的电流为20 A B发电机的实际输出电压为发电机的实际输出电压为300 V C在输电线路上损失的电功率为在输电线路上损失的电功率为8 kW D如果该柴油发电机发的

24、电是正弦式交变电流，则其输出如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出 电压最大值是电压最大值是300 V 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 答案答案C 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 【跟踪短训跟踪短训】 3(单选单选)随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，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

25、电，若发电厂输出电压为用户供电，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，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为，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，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电在满足用户正常用电 的情况下，下列说法正确的是的情况下，下列说法正确的是 () 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采用更高的电压输电会降低输电的效率 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维

26、建模 素养提升素养提升 答案答案C 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 图图10212 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 A通过通过R0电流的有效值是电流的有效值是20 A B降压变压器降压变压器T2原、副线圈的电压比为原、副线圈的电压比为4 1 C升压变压器升压变压器T1的输出电压等于降压变压器的输出电压等于降压变压器T2的输入电压的输入电压 D升压变压器升压变压器T1的输出功率大于降压变压器的输出功率大于降压变压器T2的输入功率的输入功率 解析解析降压变

27、压器副线圈两端交变电压有效值为降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V，负载，负载 电阻为电阻为11 ，所以通过，所以通过R0电流的有效值是电流的有效值是20 A，选项，选项A正确；正确； 降压变压器降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为的原、副线圈匝数之比为4 1，所以降压变压，所以降压变压 器器T2原、副线圈的电压比为原、副线圈的电压比为4 1，选项，选项B正确；升压变压器正确；升压变压器T1 的输出电压等于降压变压器的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的输入电压加上输电线上损失 的电压，选项的电压，选项C错误；升压变压器错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压的输

28、出功率等于降压变压 器器T2的输入功率加上输电线上损失的功率，选项的输入功率加上输电线上损失的功率，选项D正确正确 答案答案ABD 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 自耦变压器自耦变压器 高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失 的理想模型，自耦变压器的理想模型，自耦变压器(又称调压器又称调压器)，它只有一个线，它只有一个线 圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同圈，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，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系

29、的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系 对自耦变压器均适用如图对自耦变压器均适用如图10213所示所示 物理建模物理建模 11.三种特殊的变压器模型三种特殊的变压器模型 图图10213 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 【典例典例1】 (2012课标全国卷课标全国卷，17)(单选单选) 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈， 原、副线圈都只取该线圈的某部分原、副线圈都只取该线圈的某部分 一升压式自耦调压变压器的电路如一升压式自耦调压变压器的电路如 图图10214所示，其副线圈匝数可所示，其

30、副线圈匝数可 调已知变压器线圈总匝数为调已知变压器线圈总匝数为1 900匝；匝； 原线圈为原线圈为1 100匝，接在有效值为匝，接在有效值为220 V的交流电源的交流电源 上当变压器输出电压调至最大时，负载上当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为上的功率为 2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压，负载两端电压 的有效值为的有效值为U2，且变压器是理想的，则，且变压器是理想的，则U2和和I1分别约为分别约为 () 图图10214 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 A380 V

31、和和5.3 A B380 V和和9.1 A C240 V和和5.3 A D240 V和和9.1 A 答案答案B 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 即学即练即学即练1 (多选多选)如图如图10215甲所示，为一种可调压自耦甲所示，为一种可调压自耦 变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若 AB间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如到如 图甲中所示位置，在图甲中所示位置，在BC间接一个理想的交流电压表间接一个理想的交流电压表(图甲图甲 中未画出中未画出)，则，则 () 图图10215 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 B该交流电的频率为该交流电的频率为100 Hz Ct110 2s时电压表的读数为零 时电压表的读数为零 DBC间输出的电功率为零间输出的电功率为零 答案答案AD 梳理深化梳理深化 强基固本强基固本多维课堂多维课堂 热点突破热点突破思维建模思维建模 素养提升素养提升 互感器互感器 分为电压互感器和电流互感器，比较如下：分为电压互感器和电流互感器，比较如下： 类型类型 比较项目比较项目 电压互感器电压互感