202X版高考物理总复习第十一章第2节变压器电能的输送课件

1、第第2 2节变压器电能的输送节变压器电能的输送基础过关基础过关考点研析考点研析素养提升素养提升基础知识基础知识一、理想变压器一、理想变压器1.1.理想变压器的构造和原理理想变压器的构造和原理( (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. .原线圈原线圈基础过关基础过关 紧扣教材紧扣教材自主落实自主落实(2)(2)工作原理工作原理: :电磁感应的电磁感应的 现象现象. .副线圈副线圈闭合铁芯闭合铁芯互感互感注意注意: :理想变压器是一个理想化模型理想变压器是一个理想化模型. .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

2、系: : . .P P入入=P=P出出降压降压 升压升压3.3.有多个有多个(n(n个个) )副线圈的变压器副线圈的变压器P P入入= = , ,据据P=UIP=UI可推出可推出,U,U1 1I I1 1= = . .P P出出U U2 2I I2 2+U+U3 3I I3 3+U+Un nI In n4.4.几种常见的变压器几种常见的变压器(1)(1)自耦变压器自耦变压器调压变压器调压变压器. .自耦变压器原理如图所示自耦变压器原理如图所示: :若若AXAX为输入端为输入端, ,触头触头a a向上移动时向上移动时, ,副线圈匝数副线圈匝数N N2 2 , ,输出电压输出电压 . .增加增加升

3、高升高(2)(2)互感器互感器 互感器：拔高成低.流互感器：把大流成小流.电压电压变电压电电变电二、远距离输电二、远距离输电1.1.输电过程输电过程( (如图所示如图所示) )2.2.电压损失电压损失(1)U=U-U.(1)U=U-U.(2)U=(2)U= . .IRIR3.3.功率损失功率损失(1)(1)P=P-P.P=P-P.I I2 2R R 自主自主探究探究分析人教版教材选修分析人教版教材选修3 3- -2P2P4545图图5.55.5- -2.2.(1)(1)利用图中所给条件利用图中所给条件, ,输电线上功率损失为多少输电线上功率损失为多少? ?答案答案: :P=IP=I2 2r.r

4、.(2)(2)分析输电过程中降低输电损耗有哪些途径分析输电过程中降低输电损耗有哪些途径? ?答案答案: :有两个途径有两个途径, ,一是减小输电线的电阻一是减小输电线的电阻; ;二是减小输电导线二是减小输电导线中的电流中的电流. .(1)(1)变压器不但能改变交变电流的电压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还能改变交变电流的频率.(.( ) )过关巧练过关巧练1.1.思考判断思考判断(2)(2)理想变压器能改变交变电压、交变电流理想变压器能改变交变电压、交变电流, ,但不改变功率但不改变功率, ,即输入功率总等于即输入功率总等于输出功率输出功率.(.( ) )(3)(3

5、)变压器副线圈并联更多的用电器时变压器副线圈并联更多的用电器时, ,原线圈的输入电流随之增大原线圈的输入电流随之增大.(.( ) )(4)(4)变压器只对变化的电流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对恒定电流不起作用.(.( ) )(5)(5)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时, ,副线圈两端无电压副线圈两端无电压.(.( ) )2.2. 人教版选修人教版选修3 3- -2 2P44P44T2T2改编改编 有些机床为了安全有些机床为了安全, ,照明电灯用的电压是照明电灯用的电压是36 V,36 V,这个电压是把这个电压是把380

6、V380 V的电压降压后得到的的电压降压后得到的. .如果变压器的原线圈是如果变压器的原线圈是1 1401 140匝匝, ,副副线圈是线圈是( ( ) )A.1 081A.1 081匝匝 B.1 800B.1 800匝匝C.108C.108匝匝 D.8 010D.8 010匝匝C CA A 3.3. 人教版选修人教版选修3 3- -2 2P50P50T3T3改编改编 从发电站输出的功率为从发电站输出的功率为220 kW,220 kW,输电线的总电输电线的总电阻为阻为0.05 ,0.05 ,用用110 V110 V和和11 kV11 kV两种电压输电两种电压输电. .两种情况下输电线上由电阻造成

7、两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为的电压损失之比为( ( ) )A.1001A.1001 B.1100 B.1100C.110C.110 D.101 D.101考点一理想变压器的原理和基本关系考点一理想变压器的原理和基本关系1.1.变压器的工作原理变压器的工作原理考点研析考点研析 核心探究核心探究重难突破重难突破2.2.理想变压器的制约关系理想变压器的制约关系B B 【针对训练针对训练】 (2019 (2019山东德州检测山东德州检测)()(多选多选) )对于一个理想变压器而言对于一个理想变压器而言, ,在它在它正常工作时关于其说法正确的是正常工作时关于其说法正确的是( ( ) )A

8、.A.副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的B.B.输送的电能经变压器先转化为磁场能输送的电能经变压器先转化为磁场能, ,再转化为电能再转化为电能C.C.输送的电能经变压器先转化为电场能输送的电能经变压器先转化为电场能, ,再转化为电能再转化为电能D.D.输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去ABAB解析解析: :变压器的原理是原线圈的电流发生变化变压器的原理是原线圈的电流发生变化, ,从而引起副线圈中磁通量变从而引起副线圈中磁通量变化化, ,产生电动势产生电动势, ,故故A A正确正确; ;变压器电能的输送是电能经变压器

9、先转化为磁场变压器电能的输送是电能经变压器先转化为磁场能能, ,再转化为电能输送到副线圈电路中再转化为电能输送到副线圈电路中, ,故故B B正确正确,C,D,C,D错误错误. .考点二理想变压器的动态分析考点二理想变压器的动态分析1.1.变压器动态分析的两种情况变压器动态分析的两种情况(1)(1)匝数比不变、负载发生变化的情况匝数比不变、负载发生变化的情况( (如图如图) )当负载电阻发生变化时当负载电阻发生变化时,I,I2 2变化变化, ,输出电流输出电流I I2 2决定输入电流决定输入电流I I1 1, ,故故I I1 1发生变化发生变化. .I I2 2变化引起变化引起P P2 2变化变

10、化,P,P1 1=P=P2 2, ,故故P P1 1发生变化发生变化. .(2)(2)负载电阻不变、匝数发生变化的情况负载电阻不变、匝数发生变化的情况( (如图如图) )R R不变不变,U,U2 2改变改变, ,故故I I2 2发生变化发生变化. .2.2.分析动态问题的思维程序可表示为分析动态问题的思维程序可表示为D DA.A.只将只将S S1 1从从1 1拨向拨向2 2时时, ,电流表示数变小电流表示数变小B.B.只将只将S S2 2从从3 3拨向拨向4 4时时, ,电流表示数变大电流表示数变大C.C.只将只将R R的滑片上移的滑片上移,R,R1 1的电功率变大的电功率变大D.D.只将只将

11、R R的滑片上移的滑片上移,R,R2 2的电功率减小的电功率减小【针对训练针对训练】 ( (多选多选) )如图所示如图所示, ,一个理想变压器原线圈输入正弦式交变电一个理想变压器原线圈输入正弦式交变电流流, ,副线圈回路中定值电阻副线圈回路中定值电阻R R0 0的阻值小于滑动变阻器的阻值小于滑动变阻器R R的总阻值的总阻值, ,则在滑片则在滑片P P由由a a移向移向b b的过程中的过程中( ( ) )A.A.副线圈中交变电流频率减小副线圈中交变电流频率减小B.B.原线圈中电流减小原线圈中电流减小C.C.变压器的输入功率增大变压器的输入功率增大D.D.滑动变阻器滑动变阻器R R消耗的功率先增大

12、后减小消耗的功率先增大后减小BDBD考点三远距离输电考点三远距离输电1.1.输电过程的三个回路输电过程的三个回路( (如图所示如图所示) )3.3.把握一个能量守恒关系式把握一个能量守恒关系式P P1 1=P=P损损+P+P4 4. .【典例典例3 3】 某乡村修建了一座小型水电站某乡村修建了一座小型水电站, ,发电机输出功率为发电机输出功率为9 kW,9 kW,输出电压输出电压为为500 V,500 V,输电线的总电阻为输电线的总电阻为10 ,10 ,允许线路损耗的功率为输出功率的允许线路损耗的功率为输出功率的4%.4%.求求: :(1)(1)村民和村办小企业需要村民和村办小企业需要220

13、V220 V电压时电压时, ,所用升压变压器和降压变压器的原、所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少副线圈的匝数比各为多少?(?(不计变压器的损耗不计变压器的损耗) )思路探究思路探究 (1)(1)画出输电电路图画出输电电路图, ,并标上各个物理量并标上各个物理量. .答案答案: :答案答案: :(1)13(1)1372117211(2)(2)若不用变压器而由发电机直接输送若不用变压器而由发电机直接输送, ,村民和村办小企业得到的电压和功率村民和村办小企业得到的电压和功率是多少是多少? ?思路探究思路探究(2)(2)分析升压变压器、降压变压器的功率及电压关系分析升压变压器、降压

14、变压器的功率及电压关系? ?答案答案:U:U送送=U+U=U+U1 1,P,P输出输出=P=P输送输送=P=P用用+P.+P.答案答案: :(2)320 V(2)320 V5 760 W5 760 W方法技巧方法技巧(1)(1)画出电能输送的整个原理草图画出电能输送的整个原理草图. .(2)(2)以变压器铁芯为界线区分各个回路以变压器铁芯为界线区分各个回路, ,各回路独立各回路独立, ,分析回路中的电压、电分析回路中的电压、电流和功率等问题流和功率等问题. .(3)(3)各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率

15、与输出功率相同的关系相联系与输出功率相同的关系相联系. .题组训练题组训练1.1. 仪表示数变化分析仪表示数变化分析 如图如图, ,利用理想变压器进行远距离输电利用理想变压器进行远距离输电, ,发电厂的输发电厂的输出电压恒定出电压恒定, ,输电线路的电阻不变输电线路的电阻不变, ,当用电高峰到来时当用电高峰到来时( ( ) )A.A.输电线上损耗的功率减小输电线上损耗的功率减小B.B.电压表电压表V V1 1的示数减小的示数减小, ,电流表电流表A A1 1增大增大C.C.电压表电压表V V2 2的示数增大的示数增大, ,电流表电流表A A2 2减小减小D.D.用户功率与发电厂输出功率的比值减

16、小用户功率与发电厂输出功率的比值减小D D 2.2. 远距离输电中的计算问题远距离输电中的计算问题 ( (多选多选) )如图为远距离输电示意图如图为远距离输电示意图, ,升压变压器升压变压器T T1 1和降压变压器和降压变压器T T2 2均为理想变压器均为理想变压器,n,n1 1nn2 2=1m,n=1m,n3 3nn4 4=n1(m,n=n1(m,n都大于都大于1).1).输电线的总电阻为输电线的总电阻为2r,2r,升压变压器升压变压器T T1 1原线圈的电压的有效值为原线圈的电压的有效值为U,TU,T1 1的原线圈的原线圈输入的电功率为输入的电功率为P.P.下列说法正确的是下列说法正确的是

17、( ( ) )BCDBCD核心素养核心素养模型一自耦变压器模型一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的理想模型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, ,自耦变自耦变压器压器( (又称调压器又称调压器),),它只有一个线圈它只有一个线圈, ,其中的一部分作为另一个线圈其中的一部分作为另一个线圈, ,当交流当交流电源接不同的端点时电源接不同的端点时, ,它可以升压也可以降压它可以升压也可以降压, ,变压器的基本关系对自耦变变压器的基本关系对自耦变压器均适用压器均适用, ,如图所示如图所示. .【思维拓展思维拓展】 三种特殊的理想变压器模型三种特殊的理想变

18、压器模型素养提升素养提升 学科素养学科素养演练提升演练提升A A A.A.当当R R3 3不变不变, ,滑动触头滑动触头P P顺时针转动时顺时针转动时, ,电流表读数变小电流表读数变小, ,电压表读数变小电压表读数变小B.B.当当R R3 3不变不变, ,滑动触头滑动触头P P逆时针转动时逆时针转动时, ,电流表读数变小电流表读数变小, ,电压表读数变小电压表读数变小C.C.当当P P不动不动, ,滑动变阻器滑动触头向上滑动时滑动变阻器滑动触头向上滑动时, ,电流表读数变小电流表读数变小, ,电压表读数变小电压表读数变小D.D.当当P P不动不动, ,滑动变阻器滑动触头向下滑动时滑动变阻器滑动

19、触头向下滑动时, ,电流表读数变大电流表读数变大, ,电压表读数变大电压表读数变大模型二互感器模型二互感器项目项目电压互感器电压互感器电流互感器电流互感器原理图原理图原线圈原线圈的连接的连接并联在高压电路中并联在高压电路中串联在交流电路中串联在交流电路中副线圈副线圈的连接的连接连接电压表连接电压表连接电流表连接电流表作用作用将高电压变为低电压将高电压变为低电压将大电流变成小电流将大电流变成小电流关系式关系式I I1 1n n1 1=I=I2 2n n2 21122UnUn【示例示例2 2】 如图所示如图所示,M,N,M,N为两条交流输电线为两条交流输电线,(,(甲甲) )、( (乙乙) )两图

20、是配电室中的两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图互感器和交流电表的两种接线示意图, ,以下说法正确的是以下说法正确的是( ( ) )A.A.在在( (乙乙) )图中图中, ,线圈线圈N N4 4的导线一定比线圈的导线一定比线圈N N3 3的导线粗的导线粗B.(B.(甲甲) )图中的电表是交流电流表图中的电表是交流电流表,(,(乙乙) )图中的电表是交流电压表图中的电表是交流电压表C.(C.(甲甲) )图中的电表是交流电压表图中的电表是交流电压表,(,(乙乙) )图中的电表是交流电流表图中的电表是交流电流表D.(D.(甲甲) )、( (乙乙) )两图中的电表均为交流电流表两图中的电表

21、均为交流电流表C C解析解析: :( (甲甲) )图为电压互感器图为电压互感器,(,(乙乙) )图为电流互感器图为电流互感器, ,由此判断由此判断C C项正确项正确,B,D,B,D错误错误;(;(乙乙) )图中图中N N3 3对应大电流对应大电流, ,匝数少匝数少, ,可使用较粗导线绕制可使用较粗导线绕制, ,减少能量损减少能量损失失.N.N4 4对应小电流对应小电流, ,匝数多匝数多, ,相对相对N N3 3来说来说, ,可使用较细导线绕制可使用较细导线绕制, ,故故A A项错项错. .模型三多个副线圈变压器模型三多个副线圈变压器遇到具有两个遇到具有两个( (或两个以上或两个以上) )副线圈

22、的变压器问题时副线圈的变压器问题时, ,应注意三个关系应注意三个关系: :(2)(2)电流关系电流关系:n:n1 1I I1 1=n=n2 2I I2 2+n+n3 3I I3 3+ +(3)(3)功率关系功率关系:P:P1 1=P=P2 2+P+P3 3+ +【示例示例3 3】 如图所示如图所示, ,理想变压器有两个副线圈理想变压器有两个副线圈,L,L1 1,L,L2 2是两盏规格为是两盏规格为“8 V, 10 8 V, 10 W”W”的灯泡的灯泡,L,L3 3,L,L4 4是两盏规格为是两盏规格为“6 V,12 W”6 V,12 W”的灯泡的灯泡, ,当变压器的输入电压为当变压器的输入电压

23、为U U1 1=220 V=220 V时时, ,四盏灯泡恰好都能正常发光四盏灯泡恰好都能正常发光, ,如果原线圈的匝数如果原线圈的匝数n n1 1=1 100=1 100匝匝, ,求求: :(1)(1)副线圈副线圈n n2 2,n,n3 3的匝数的匝数; ;答案答案: :(1)(1)副线圈副线圈n n2 2,n,n3 3的匝数分别为的匝数分别为4040匝和匝和6060匝匝(2)(2)电流表的读数电流表的读数. .答案答案: :(2)0.2 A(2)0.2 A高考模拟高考模拟1.1.(2016(2016全国全国卷卷,19)(,19)(多选多选) )如图如图, ,理想变压器原、副线圈分别接有额定电

24、理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡压相同的灯泡a a和和b.b.当输入电压当输入电压U U为灯泡额定电压的为灯泡额定电压的1010倍时倍时, ,两灯泡均能正常两灯泡均能正常发光发光, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )ADADA.A.原、副线圈匝数之比为原、副线圈匝数之比为9191B.B.原、副线圈匝数之比为原、副线圈匝数之比为1919C.C.此时此时a a和和b b的电功率之比为的电功率之比为9191D.D.此时此时a a和和b b的电功率之比为的电功率之比为19192.2.(2019(2019吉林长春质量检测吉林长春质量检测) )如图如图( (甲甲) )所示所示, ,理想变压器的原线圈电路中装有理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A0.5 A的保险丝的保险丝L(L(电阻忽略不计电阻忽略不计),),原线圈匝数原线