第二课时变压器电能的输送

第二课时变压器电能的输送(对应学生用书第140页)1．了解变压器的构造及工作原理．2．知道理想变压器原、副线圈中的电流、电压与匝数的关系和功率关系，并能进行有关分析计算．3．知道远距离输电的原理并能进行有关计算．

(对应学生用书第140页)(5)几种常用的变压器①自耦变压器：其原、副线圈共用一个线圈，如图A、B所示．②电压互感器：属降压变压器，并联在电路中，用于测高电压，如图C所示．③电流互感器：属于升压变压器，串联在电路中，用于测大电流，如图D所示．

(1)变压器不能改变直流电压．(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，而不能改变交变电流的频率．

(对应学生用书第140页)1．(2010年广东惠州调研)如图所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是(

C

)A．图中M是闭合的铁芯，它由整块铁组成B．发电机应与线圈Ⅰ相连，升高后的电压由c、d两端输出C．发电机应与线圈Ⅱ相连，升高后的电压由a、b两端输出D．变压器的输出电压频率高于输入电压的频率解析：变压器的铁芯由相互绝缘的硅钢片组成，A错误；变压器的输入电压与输出电压之比等于原线圈与副线圈匝数之比，故发电机应与线圈Ⅱ相连，线圈Ⅰ为输出端，C正确、B错误；根据电磁感应定律，输出电压频率等于输入电压频率，D错误．2．(2010年福建省质检)如图为某小型水电站的电能输送示意图，A为升压变压器，其输入功率为P1，输出功率为P2，输出电压为U2；B为降压变压器，其输入功率为P3，输入电压为U3.A、B均为理想变压器，输电线总电阻为r，则下列关系式正确的是(

C

)A．P1>P2B．P2＝P3C．U2>U3D．U2＝U3解析：根据远距离输电和理想变压器工作原理可知，P1＝P2、P2>P3、U2>U3，故C正确．3．如图所示，理想变压器原线圈输入交变电压u＝141sin314t(V)，副线圈接有一电流表和阻值为100Ω的负载电阻R，测得电流表的示数为0.10A．由此可知该变压器的原、副线圈的匝数比为(

D

)A．141∶1B．14.1∶1C．100∶1D．10∶1理想变压器原、副线圈基本量的关系(1)基本关系中U1、U2、I1、I2均指有效值．(2)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压．(3)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系，但满足功率P入＝P出，即：U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn，可得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…＋nnIn.思路点拨：(1)电压表、电流表读数均为有效值；(2)变压器不改变交流电的频率．答案：D.变压器只改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率和功率．理想变压器动态分析问题根据变压器电流关系n1I1＝n2I2，电流与匝数成反比，但是当匝数n2增大时I2并不减小．因为n2增大，U2增大，所以I2增大，I1也增大．3．分析动态问题的思路程序可表示为：【例2】(2010年全国卷Ⅱ改编)图(甲)中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，P为滑动头．现今P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，PL表示灯泡消耗的功率．下列4个图(如图(乙))中，能正确反映相应物理量的变化趋势的是(

)思路点拨：(1)输入电压U1决定输出电压U2，而U2决定I2，P2，P1再影响到I1；(2)灯泡的电阻在电压明显变化时，将随温度升高而增大．答案：C.(1)关于理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：①负载电阻不变，原线圈电压U1不变时，副线圈电压U2，电流I1、I2，功率P1、P2随匝数比的变化而变化；②匝数比不变，原、副线圈的电压U1、U2不变，电流I1、I2，功率P1、P2随负载电阻的变化而变化．(2)无论哪种情况，处理此类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系．针对训练21：(2010年福建龙岩模拟)如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统电路图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(该热敏材料的电阻率随温度升高而减小)，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是(

)A．变压器输出端的交变电流的频率为314HzB．V1的示数是311VC．A1的示数不变，A2的示数减小D．V1的示数不变，V2的示数减小答案：D.高压输电问题的分析1．先后顺序：对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．2．远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)

【例3】一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V、60W)．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，则下列说法不正确的是(

)A．T1原、副线圈电流分别为103A和20AB．T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220VC．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D．有6×104盏灯泡(220V、60W)正常发光答案：C.从输电的两端：电源(发电厂)或用电器(用户)入手．以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立回路，各回路分别用欧姆定律，串、并联的特点及电功、电功率等公式进行计算，联系各回路的是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率等于输出功率的关系．针对训练31：(2010年浙江卷)某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW，现用500kV电压输电，则下列说法正确的是(

)A．输电线上输送的电流大小为2.0×105AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC．若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻

答案：B.考点一：变压器的动态分析【例1】(基础题)(2010年海南卷改编)如图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论错误的是(

)答案：C.考点二：变压器副线圈为多个问题【例2】(能力题)理想变压器如图所示，原线圈匝数n1＝1000，两副线圈匝数分别为n2＝600、n3＝200，当原线圈两端接在220V的交流电源上时，原线圈上电流为2A，通过R2的电流为1A，则通过R3的电流为(

)A．10AB．7AC．3AD．1A答案：B.

(2010年福建卷，13)中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为(

A

)(1)本题考查了高压远距离输电功率损失问题；(2)突破本题的关键是掌握输电线损耗功率的计算．1.如图所示．L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．若已知变压比为1000∶1，变流比为100∶1，并且知道电压表示数为220V，电流表示数为10A，则输电线的输送功率为(

C

)A．2.2×103WB．2.2×10－2WC．2.2×108WD．2.2×104W2．(2010年重庆卷)输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示．然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，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(

B

)A．1100、360B．1100、180C．2200、180D．220、3603．(2009年广东卷，改编)如图所示为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述不正确的是(

C

)

A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C．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D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好4．(2011年湖北八校联考)如图所示，图(a)中的变压器为理想变压器，其原线圈接到U＝220V的交流电源上，副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路；图(b)中阻值为R2的电阻直接接到电压为U＝220V的交流电源上，结果发现R1与R2消耗的电功率恰好相等，则变压器原、副线圈的匝数之比为(

D

)6．一理想变压器原、副线圈的匝数之比为11∶2，副线圈的输出电压u随时间t变化的规律如图所示，副线圈上仅接入一个阻值为20Ω的定值电阻，则(

C

)7．如图为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接有交流电压u＝220sin100πt(V)；图中电压表和电流表均为理想交流电表，Rt为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R1为定值电阻，C为电容器，下列说法正确的是(

D

)A．电压表示数是110VB．交流电的频率为100HzC．通过R1的电流