变压器 电能输送

1、第2讲变压器电能的输送【知识梳理】【知识梳理】知识点知识点1 1理想变压器理想变压器1.1.构造和原理构造和原理( (如图所示如图所示):):(1)(1)主要构造主要构造: :由由_、_和和_组成。组成。(2)(2)工作原理工作原理:_:_。原线圈原线圈副线圈副线圈闭合铁芯闭合铁芯电磁感应的互感现象电磁感应的互感现象2.2.理想变压器的基本关系式理想变压器的基本关系式: :(1)(1)功率关系功率关系:_:_。(2)(2)电压关系电压关系: : 若若n n1 1nn2 2, ,为为_变压器变压器; ;若若n n1 1nnn2 2, ,当原、副线圈减少相同匝当原、副线圈减少相同匝数时数时, ,由

2、数学知识可知由数学知识可知 变大变大, ,则则U U2 2减小减小, ,故灯泡变暗故灯泡变暗, ,选项选项A A、C C错误错误,B,B正确正确; ;根据根据 可知通过原、副线可知通过原、副线圈电流的比值变小圈电流的比值变小, ,选项选项D D错误。故选错误。故选B B。1122UnUn121221InIn【加固训练】【加固训练】( (多选多选) )如图所示如图所示, ,理想变压器原、副线圈的匝数比为理想变压器原、副线圈的匝数比为101,b101,b是原线圈的中心抽头是原线圈的中心抽头, ,电压表和电流表均为理电压表和电流表均为理想电表想电表, ,从某时刻开始在原线圈从某时刻开始在原线圈c c

3、、d d两端加上交变电压两端加上交变电压, ,其瞬时值表达式为其瞬时值表达式为u u1 1=220 sin100tV,=220 sin100tV,则则( () )2A.A.当单刀双掷开关与当单刀双掷开关与a a连接时连接时, ,电压表的示数为电压表的示数为22V22VB.B.当当t= st= s时时,c,c、d d间的电压瞬时值为间的电压瞬时值为110V110VC.C.单刀双掷开关与单刀双掷开关与a a连接连接, ,在滑动变阻器触头在滑动变阻器触头P P向上移动向上移动的过程中的过程中, ,电压表和电流表的示数均变小电压表和电流表的示数均变小D.D.变阻器变阻器R R不变不变, ,当单刀双掷开

4、关由当单刀双掷开关由a a扳向扳向b b时时, ,输入功率输入功率变大变大1600【解析】【解析】选选A A、D D。根据瞬时值表达式知原线圈的电压。根据瞬时值表达式知原线圈的电压的最大值为的最大值为220 V,220 V,其有效值为其有效值为220V220V。电压与匝数成。电压与匝数成正比正比, ,所以副线圈的电压的有效值为所以副线圈的电压的有效值为22V,22V,电压表示数为电压表示数为22V,22V,所以所以A A正确正确; ;将将t= st= s代入表达式得代入表达式得u u1 1=110 V,=110 V,B B错误错误; ;单刀双掷开关与单刀双掷开关与a a连接连接, ,滑动变阻器

5、触头滑动变阻器触头P P向上滑向上滑动的过程中动的过程中, ,滑动变阻器的电阻变大滑动变阻器的电阻变大, ,电路的总电阻变电路的总电阻变216002大大, ,由于电压是由变压器决定的由于电压是由变压器决定的, ,所以电流变小所以电流变小, ,电压表电压表的示数不变的示数不变,C,C错误错误; ;当单刀双掷开关由当单刀双掷开关由a a扳向扳向b b时时, ,理想理想变压器原、副线圈的匝数比由变压器原、副线圈的匝数比由101101变为变为51,51,所以输所以输出的电压升高出的电压升高, ,电压表和电流表的示数均变大电压表和电流表的示数均变大, ,功率变功率变大大, ,所以所以D D正确。故选正确

6、。故选A A、D D。考点考点3 3远距离输电远距离输电 【核心要素精讲】【核心要素精讲】1.1.降低输电损耗的两个途径降低输电损耗的两个途径: :(1)(1)减小输电线的电阻减小输电线的电阻: :由电阻定律由电阻定律R= R= 可知可知, ,在输电在输电距离一定的情况下距离一定的情况下, ,为了减小电阻为了减小电阻, ,应采用电阻率小的应采用电阻率小的材料材料, ,也可以增加导线的横截面积。也可以增加导线的横截面积。(2)(2)减小输电导线中的输电电流减小输电导线中的输电电流: :由由P=UIP=UI可知可知, ,当输送功当输送功率一定时率一定时, ,提高输电电压提高输电电压, ,可以减小输

7、电电流。可以减小输电电流。Sl2.2.远距离输电问题的远距离输电问题的“三二一三二一”: :(1)(1)理清三个回路。理清三个回路。(2)(2)抓住两个联系。抓住两个联系。理想的升压变压器联系了回路理想的升压变压器联系了回路1 1和回路和回路2,2,由变压器原由变压器原理可得理可得: :线圈线圈1(1(匝数为匝数为n n1 1) )和线圈和线圈2(2(匝数为匝数为n n2 2) )中各个量中各个量间的关系是间的关系是 P P1 1=P=P2 2。理想的降压变压器联系了回路理想的降压变压器联系了回路2 2和回路和回路3,3,由变压器原由变压器原理可得理可得: :线圈线圈3(3(匝数为匝数为n n

8、3 3) )和线圈和线圈4(4(匝数为匝数为n n4 4) )中各个量中各个量间的关系是间的关系是 P P3 3=P=P4 4。(3)(3)掌握一个守恒掌握一个守恒: :能量守恒关系式能量守恒关系式P P1 1=P=P损损+P+P3 3。11122221UnIn,UnIn33344443UnIn,UnIn【高考命题探究】【高考命题探究】【典例【典例3 3】如图所示为远距离交流输电的简化电路图。如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是发电厂的输出电压是U,U,用等效总电阻是用等效总电阻是r r的两条输电线的两条输电线输电输电, ,输电线路中的电流是输电线路中的电流是I I1 1,

9、 ,其末端间的电压为其末端间的电压为U U1 1。在输电线与用户间连有一理想变压器在输电线与用户间连有一理想变压器, ,流入用户端的电流入用户端的电流为流为I I2 2。则世纪金榜导学号。则世纪金榜导学号42722243(42722243() )A.A.用户端的电压为用户端的电压为 B.B.输电线上的电压降为输电线上的电压降为U UC.C.理想变压器的输入功率为理想变压器的输入功率为I I1 12 2r rD.D.输电线路上损失的电功率为输电线路上损失的电功率为I I1 1U U112I UI【解析】【解析】选选A A。理想变压器输入和输出功率相同。理想变压器输入和输出功率相同, ,设用设用户

10、端得到的电压为户端得到的电压为U U2 2, ,所以所以I I1 1U U1 1=U=U2 2I I2 2,A,A项正确项正确; ;输电线输电线上电压降为上电压降为U=IU=I1 1r,r,或者或者U=U-UU=U-U1 1,B,B项错误项错误; ;理想变压理想变压器输入功率为器输入功率为P=IP=I1 1U U1 1,C,C项错误项错误; ;损失的功率损失的功率P=IP=I1 12 2r,Dr,D项错误。项错误。【感悟提高】【感悟提高】(1)(1)特点特点: :本题属于远距离输电问题。本题属于远距离输电问题。(2)(2)方法方法: :分清各部分的电压、电流、功率分清各部分的电压、电流、功率,

11、 ,根据它们之根据它们之间的关系分析。间的关系分析。(3)(3)拓展拓展: :若用户端用电器增多若用户端用电器增多, ,则则I I1 1_、U U1 1_。增大增大减小减小【强化训练】【强化训练】1.1.如图为远距离输电示意图如图为远距离输电示意图, ,两变压器均为理想变压器两变压器均为理想变压器, ,升压变压器升压变压器T T的原、副线圈匝数分别为的原、副线圈匝数分别为n n1 1、n n2 2, ,在在T T的原的原线圈两端接入一电压线圈两端接入一电压u=Uu=Um msintsint的交流电源的交流电源, ,若输送电若输送电功率为功率为P,P,输电线的总电阻为输电线的总电阻为2r,2r,

12、不考虑其他因素的影响不考虑其他因素的影响, ,则输电线上损失的电功率为则输电线上损失的电功率为( () )21m222m12212m2221mnUA.()n4rnUB.()n4rnPC.4() () rnUnPD.4() () rnU【解析】【解析】选选C C。由。由I I1 1= = 和和 得得I Ir r=I=I2 2= ,= ,则则输电线上损失的功率输电线上损失的功率P Pr r= ,= ,故选故选C C。m2PU1221InIn12mn2Pn U2221r2mnPI 2r4() () rnU2.(2.(多选多选)(2017)(2017德州模拟德州模拟) )如图所示如图所示, ,有一台交

13、流发电有一台交流发电机机E,E,通过理想升压变压器通过理想升压变压器T T1 1和理想降压变压器和理想降压变压器T T2 2向远向远处用户供电处用户供电, ,输电线的总电阻为输电线的总电阻为R R。T T1 1的输入电压和输的输入电压和输入功率分别为入功率分别为U U1 1和和P P1 1, ,它的输出电压和输出功率分别为它的输出电压和输出功率分别为U U2 2和和P P2 2;T;T2 2的输入电压和输入功率分别为的输入电压和输入功率分别为U U3 3和和P P3 3, ,它的输它的输出电压和输出功率分别为出电压和输出功率分别为U U4 4和和P P4 4。设。设T T1 1的输入电压的输入

14、电压U U1 1一一定定, ,当用户消耗的电功率变大时当用户消耗的电功率变大时, ,有有( () )世纪金榜导学号世纪金榜导学号4272224442722244A.UA.U2 2变小变小,U,U4 4变大变大B.UB.U2 2不变不变,U,U3 3变小变小C.PC.P1 1变小变小,P,P2 2变小变小D.PD.P2 2变大变大,P,P3 3变大变大【解析】【解析】选选B B、D D。当用户消耗的电功率增大时。当用户消耗的电功率增大时, ,升压变升压变压器的输入功率必增大压器的输入功率必增大, ,即即P P1 1增大增大, ,输入电压输入电压U U1 1为定值为定值不变不变, ,升压变压器的匝

15、数不变升压变压器的匝数不变, ,故输出电压故输出电压U U2 2不变不变, ,由于由于P P1 1增大增大, ,由由P P1 1=U=U1 1I I1 1=P=P2 2=U=U2 2I I2 2可得可得,I,I1 1增加增加,P,P2 2、I I2 2增加增加, ,由由闭合电路欧姆定律得闭合电路欧姆定律得:U:U3 3=U=U2 2-I-I2 2R,R,故故U U3 3减小减小, ,降压变压器降压变压器原、副线圈匝数不变原、副线圈匝数不变, ,所以随所以随U U3 3减小减小,U,U4 4减小减小,A,A错误错误,B,B正确正确; ;由于用户消耗的电功率增加由于用户消耗的电功率增加, ,即即P P4 4增加增加, ,理想变压理想变压器无功率损耗可得器无功率损耗可得:P:P3 3=P=P4 4, ,功率功率P P3 3也增加也增加, ,故故C C错误错误,D,D正正确。确。【加固训练】【加固训练】如图所示为远距离输电的电路原理图如图所示为远距离输电的电路原理图, ,下列判断正确的下列判断正确的是是( () )A.UA.U1 1UU2 2B.UB.U2 2=U=U3 3C.IC.I4 4III2 2