变压器电能的输送

第2讲变压器电能的输送考点突破培优精练考点一理想变压器的原理和基本关系1.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

连接的线圈,也叫

线圈.(2)副线圈:与

连接的线圈,也叫

线圈.闭合铁芯考点突破夯基固本·讲练提升两个线圈交流电源初级负载次级P入=P出2.原理电磁感应中的

现象.3.理想变压器的基本关系(1)功率关系:

.降压升压互感自主探究自主探究4.几种常见的变压器(1)自耦变压器——调压变压器(2)互感器电压电压多于电流电流少于(2)电流决定关系:输出电流I2决定输入电流I1.(3)功率决定关系:输出功率P出决定输入功率P入.【典例1】(2018·天津卷,4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I,U,R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的,则(

)B【跟踪训练】如图(甲)所示电路中,L1,L2,L3为三只“6V3W”的灯泡,变压器为理想变压器.各电表均为理想电表.当ab端接如图(乙)所示的交变电压时,三只灯泡均正常发光.下列说法正确的是()A.变压器原副线圈的匝数比为1∶2B.副线圈两端输出的交流电频率为50HzC.电流表的示数为0.5AD.电压表的示数为18VB考点二理想变压器的动态分析1.匝数比不变、负载发生变化的情况(如图)(2)当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化.(3)I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化.2.负载电阻不变、匝数发生变化的情况(如图)(2)R不变,U2改变,故I2发生变化.B【典例2】

(2016·天津卷,5)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是(

)A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大〚审题指导〛题干关键获取信息滑动触头P向上滑动滑动变阻器接入电路的阻值增大副线圈的电流减小,通过R1的电流减小,可判断其功率的变化副线圈两端电压不变,R1两端的电压减小,可判断电压表示数的变化输出功率减小,故输入功率减小,可判断A1示数的变化若闭合开关S副线圈回路阻值减小,输出功率增加,输入功率增加,可判断A1的变化,副线圈电流增加,R1两端的电压增大,R2两端的电压减小,可判断A2示数的变化【例题拓展】

如图所示的电路中,变压器为理想变压器,a,b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2A,电流表A2的示数增大了0.8A,则下列说法正确的是(

)A.电压表V1示数增大B.电压表V2,V3示数均增大C.该变压器起升压作用D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动D解析:电压表V1的示数和a,b间电压的有效值相同,滑片滑动时V1示数不变,选项A错误;电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压,原、副线圈匝数不变,输入电压不变,故V2示数不变,V3示数为V2示数减去R0两端电压,两线圈中电流增大,易知R0两端电压升高,故V3示数减小,选项B错误;理想变压器有U1I1=U2I2,则U1ΔI1=U2ΔI2,ΔI2>ΔI1,故U2<U1,变压器为降压变压器,选项C错误;因I1增大,故知R减小,变阻器滑片是沿c→d的方向滑动,选项D正确.方法技巧【跟踪训练】(多选)如图(甲)所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=10∶1,b是原线圈的中心抽头,S为单刀双掷开关,定值电阻R1,R2均为10Ω.在原线圈c,d两端加上图(乙)所示的交变电压,下列说法正确的是(

)A.当S与a连接后,理想电流表示数为2.2AB.当S与a连接后,理想电压表示数为11VC.当S由a拨到b后,副线圈输出电压的频率变为25HzD.当S由a拨到b后,原线圈的输入功率变为原来的4倍AD解析:由题图可以知道,交变电流的电压有效值为220V、周期为0.02s,频率为50Hz.当S接a时,由变压器的原理可以知道,副线圈两端电压有效值为22V,由闭合电路欧姆定律,得理想电压表的示数为22V,理想电流表示数为2.2A,故选项A正确,B错误;当S由a拨到b后,原线圈电压、频率不变,原线圈匝数减半,则副线圈频率不变,副线圈两端电压加倍,负载电阻不变,副线圈的输出功率变为原来的4倍,原线圈的输入功率也变为原来的4倍,故选项C错误,D正确.考点三远距离输电横截面积(2)减小输电导线中的输电电流:由P=UI可知,当输送功率一定时,提高

,可以减小输电电流.输电电压2.远距离输电(1)输电过程(如图所示):示意图结构:电厂→

→高压线路→

→用户.(2)远距离高压输电的几个基本关系①功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=

+P3.升压变压器降压变压器P损ΔU【典例3】

图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1,n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为(

)C【跟踪训练】(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.已知输电线的总电阻为r=4Ω,升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为1∶4,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器的副线圈与阻值R=11Ω的电阻组成闭合电路.已知降压变压器副线圈两端的交变电压为u2=220sin100πt(V),将变压器视为理想变压器,则(

)A.通过电阻R的电流有效值是20AB.输电线上损失的电功率为50WC.升压变压器的输入功率为4500WD.升压变压器输入电压的瞬时值表达式为u1=220sin100πt(V)AC培优精练培养能力·演练真题能力提升自耦变压器理解及应用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(又称调压器),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所示.【示例】(2016·江苏卷,4)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a,b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c,d间作为副线圈.在a,b间输入电压为U1的交变电流时,c,d间的输出电压为U2,在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()A.U2>U1,U2降低 B.U2>U1,U2升高C.U2<U1,U2降低 D.U2<U1,U2升高CAD【即学即练】(多选)如图是自耦变压器的示意图,负载变化时输入电压不会有大的变化.输电线的电阻用R0表示,如果变压器上的能量损失可以忽略,以下说法正确的是()A.开关S1接a,闭合开关S后,电压表V示数减小,电流表A示数增大B.开关S1接a,闭合开关S后,原线圈输入功率减小C.断开开关S,开关S1接a时电流表的示数为I1,开关S1接b时电流表的示数为I2,则I1>I2D.断开开关S,开关S1接a时原线圈输入功率为P1,开关S1接b时原线圈输入功率为P2,则P1<P2解析:闭合开关S后,不影响变压器副线圈两端电压,副线圈所接负载的电阻变小,根据欧姆定律,电流表的读数变大,输电线上的电压变大,导致电压表的读数变小,根据P=UI,副线圈输出功率变大,理想变压器的输入功率等于输出功率,故原线圈输入功率增大,选项A正确,B错误;断开开关S,开关S1从接a变到接b,理想变压器的原线圈的匝数变小,副线圈两端电压变大,电流表的读数变大,根据P=UI,副线圈输出功率变大,理想变压器的输入功率等于输出功率,故原线圈输入功率增大,选项C错误,D