变压器-电能的输送

第2讲变压器电能的输送温故知新：1．(2012·北京理综·15)一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦式交流电源上，其消耗的电功率为eq\f(P,2).如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A．5VB．5eq\r(2)VC．10VD．10eq\r(2)V2．(2012·广东理综·19)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πt(V)．对此电动势，下列表述正确的有()A．最大值是50eq\r(2)VB．频率是100HzC．有效值是25eq\r(2)VD．周期是0.02s3．(2011·四川理综·20)如图13所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A．那么A．线圈消耗的电功率为4WB．线圈中感应电流的有效值为2A图13C．任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4coseq\f(2π,T)tD．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝eq\f(T,π)sineq\f(2π,T)t4．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图14甲所示．电路组成如图乙所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接灯泡阻值为95.0Ω，灯泡正常发光，则()A．电压表的示数为220VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡消耗的功率为509WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J5．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图15甲所示，金属线框的总电阻为R，金属线框产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()A．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零B．t＝0.01s时线框平面与中性面重合C．线框中产生的电功率为P＝eq\f(3112,2R)D．线框中产生的交变电动势频率为50Hz一、变压器1.变压器的构造：如图所示，变压器是由和绕在铁芯上的组成的．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫线圈．(2)副线圈：与连接的线圈，也叫线圈．2．变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的、在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在副线圈中产生，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流．是变压器工作的基础.3.理想变压器：没有能量损失的变压器，即输入功率等于输出功率．4．基本关系式(1)功率关系：．(2)电压关系：；有多个副线圈时，.(3)电流关系：只有一个副线圈时，由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，5．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器(2)互感器eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电压互感器：用来把高电压变成低电压.,电流互感器：用来把大电流变成小电流.))二、电能的输送1．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.2．降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻．由电阻定律可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可增加导线的横截面积．(2)减小输电导线中的输电电流．由可知，当输送功率一定时，提高输电的电压，可以减小输电电流．这两种方法中，适用于远距离输电的是减小输电电流，即利用高压输电．3．高压输电的原理由输送功率，其中U为输送电压，I为输送电流，因而当输送功率一定时，可以提高输送电压U，以减小输送，则线路上的功率损耗可大幅度减小，这是行之有效的方法．题型4，理想变压器基本关系的应用【例4】如图所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接．c、d两个端点接在匝数比n1∶n2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0.匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为l(电阻不计)，绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．如果滑动变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，则()A．滑动变阻器上消耗的功率为P＝10I2RB．变压器原线圈两端的电压U1＝10IRC．取ab在环的最低端时t＝0，则导体棒ab中感应电流的表达式是i＝eq\r(2)IsinωtD．ab沿环转动过程中受到的最大安培力F＝eq\r(2)BIl练习题3如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，副线圈匝数n2＝220匝，交流电源的电压u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，电阻R＝44Ω，电压表、电流表为理想电表，则下列说法错误的是A．交流电的频率为50HzB．电流表的示数为0.2AC．电流表的示数为eq\r(2)AD．电压表的示数为44V题型5，理想变压器的动态分析【例5】(2010·山东理综，19)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是()A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加练习题5如图所示是街头变压器给用户供电的示意图．变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户．输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移动时，下列说法不正确的是()A．相当于在增加用电器的数目B．A1表的示数随A2表的示数的增大而增大C．V1表的示数随V2表的示数的增大而增大D．变压器的输入功率增大题型6，远距离输电问题【例3】某小型发电站的发电机输出交流电压为500V，输出电功率为50kW，如果用电阻为3Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？练习题6，(2010·江苏单科，7)在如图10－2－11所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大交流电专训：1.如图6所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状．M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转．磁极与铁芯之间的缝隙中形图6成方向沿半径、大小近似均匀的磁场．若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()2.实验室里的交流发电机可简化为如图7所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动．今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10V．已知R＝10Ω，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是()A．线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零图7B．从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为i＝eq\r(2)sin50πtAC．流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次D．电阻R上的热功率等于10W3.如图8所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为()A．1∶eq\r(2)B．1∶2C．1∶3D．1∶64.如图9甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度．给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为()A．220VB．110VC.eq\f(220,\r(2))VD.eq\f(110,\r(2))V5.如图10所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝eq\f(1,π)T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时．问：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈转过eq\f(1,30)s时电动势的瞬时值多大？图10(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？(4)从中性面开始计时，经eq\f(1,30)s通过电阻R的电荷量是多少？6.一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图11所示．副线圈仅接入一个10Ω的电阻．则()A．流过电阻的电流是20B．与电阻并联的电压表的示数是100eq\r(2)VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103JD．变压器的输入功率是1×103W7.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图12所示．由图可知()A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25t)VB．该交流电的频率为25HzC．该交流电的电压的有效值为100eq\r(2)VD．若将该交流电压加在阻值为R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W8.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是()A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B．线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次D．线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次9.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图1所示．此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正