变压器电能的输送

1、.变压器电能的输送知 点一、理想 器1 构造 (如 102 1 所示 ) 器由原 圈、副 圈和 合 芯 成2 基本关系u 1n1(1) 关系： u 2n2.(2)功率关系： p 入 p 出i1n2(3) 流关系：只有一个副 圈 ：.i2n1有多个副 圈 ，u1 i1 u2i 2 u3i 3 uni n.知 点二、 距离 1 程 (如 10 2 2 所示 )图 10 2 22 失(1)u u u(2)u ir3 功率 失(1) p pp (2) pi2r (up)2r 4 减少 上 能 失的方法l(1)减小 的 阻r 线：由 r 线 知，可采用加大 的横截面 、采用 阻率小的材料做 s(2)减小

2、 中的 流：在 功率一定的情况下，根据 pui ，要减小 流， 必 提高 1在 站里， 常要用交流 表 网上的 流所用的器材叫 流互感器，如下 所示中，.能正确反映其工作原理的是()【解析】电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少、副线圈的匝数多，监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中【答案】a2.(2012 新课标全国高考 )自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图10 2 3 所示，其副线圈匝数可调 已知变压器线圈总匝数为1 900 匝；原线圈为 1 100 匝，接在有效值为220 v 的交流电源上当变压器输出电压调

3、至最大时，负载r 上的功率为 2.0 kw. 设此时原线圈中电流有效值为i1，负载两端电压的有效值为u2，且变压器是理想的，则u2 和 i1分别约为 ()a 380 v 和 5.3 ab 380 v 和 9.1 ac240 v 和 5.3 ad 240 v 和 9.1 a【解析】根据理想变压器电压比关系u1n1，代入数据解得副线圈两端的电压有效值u 2 380 v ，u2n22 103因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即p入 p出 9.1 a，选项 b 正 u1i 1，解得 i1 220 a确，选项 a 、 c、 d 错误【答案】b3图 10 2 4 是远距离输电的示意图，下列说法正

4、确的是()a a 是升压变压器， b 是降压变压器b a 是降压变压器， b 是升压变压器ca 的输出电压等于 b 的输入电压d a 的输出电压等于输电线上损失的电压.【解析】远距离输电先升压，再降压，选项a 正确而 b 错误；由于电线有电压损失，故a 的输出电压等于 b 的输入电压与损失的电压之和，选项c、 d 均错【答案】a4如图10 2 5 所示，一理想变压器的原副线圈匝数比为5 1，正弦交流电源的内阻不计，电阻r1 r2 4 ， r2 消耗的功率为p2 100 w ，则 ()a r1 消耗的功率为100 wb r1、 r2 中的电流之比为15c原线圈两端电压的最大值为100 vd 交流

5、电源的输出功率等于100 w【解析】由变压器的功率关系和r1、r2 中的电流之比为15，r2 中电流为1 a，消耗的功率为4 w ，选项 b 正确， a 错误；副线圈的输出电压为20 v ，原线圈两端电压的有效值为100 v ，最大值为141 v ，交流电源的输出功率等于两电阻消耗功率之和，为104 w ，选项 c、 d错误【答案】b理想变压器基本关系的应用1.关于理想变压器的四点说明(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，不能改变交变电流的频率(3)理想变压器本身不消耗能量(4)理想变压器基本关系中的u 、 u、i、 i均为有效值12122 理想变压 器的三个制

6、约关系(1)输入电压 u1决定输出电压 u .2(2)输出电流 i 2 决定输入电流 i 1.(3)输出功率 p2 决定输入功率 p1.例题 1.如图 10 2 6 所示，一理想变压器原线圈的匝数n1 1 100 匝，副线圈的匝数 n2 220 匝，交流电源的电压 u2202sin (100 t) v ， r 为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是 ()a 交流电的频率为100 hzb 电压表的示数为44 vc 电流表 a 1的示数大于电流表a2的示数d 变压器的输入功率大于输出功率【解析】由交流电源的电压u 220 2sin (100 t) v ，可得交流电的频率为50

7、 hz ，选项 a 错误变压器输入电压为220 v ，由变压公式知变压器输出电压为44 v ，电压表的示数为44 v，选项 b 正确根据变压器电流关系知，电流表a 1 的示数小于电流表a2 的示数，选项c 错误根据理想变压器功率关系知，.变压器的输入功率等于输出功率，选项d 错误【答案】 b【迁移应用】1 (多选 ) 如图10 2 7，理想变压器原副线圈匝数之比为4 1，原线圈接入一电压为u u 0sin t的交流电源，副线圈接一个r 27.5 的负载电阻若 u 0 2202 v, 100 rad/s，则下述结论正确的是 ()a 副线圈中电压表的读数为55 vb 副线圈中输出交流电的周期为1s

8、100c原线圈中电流表的读数为0.5 ad 原线圈中的输入功率为1102 w【解析】副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值n2u0v， a 对副线圈中交流电的u 21 552n周期等于原线圈中交流电源电压的周期t2 1s，b 错原线圈中的电流i i 2n2u2n20.5 a ，c 对原 501nrn11线圈中的输入功率 p u0i 1 110 w， d 错2【答案】ac变压器的动态分析问题含有变压器的动态电路分析，一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系 )；二是要遵循欧姆定律首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判定，具体问题具体分析例题 2.(多选 )如图 10 2

9、8 所示，变压器初级线圈接电压一定的交流电，在下列措施中，能使原线圈所接电流表示数变小的是()a 只将 s1 从 2 拨向 1b 只将 s 从 4 拨向 32c只将 s 从闭合改为断开3d 只将滑动变阻器 r3的滑动触头下移【解析】只将开关 s1 从 2 拨向 1 时，原线圈的匝数变少，根据电压与匝数成正比，副线圈上的电压增大，则副线圈上的电流增大，所以原线圈上的电流也增大，故a 错误；只将s2 从 4 拨向 3 时，副线圈的匝数减少，则副线圈上的电压减小，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故b 正确；只将 s3 从闭合改为断开时，副线圈上的电阻增大，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故c 正

10、确；只将滑动变阻器r3 滑动触头下移时，副线圈的电阻减小，则电流增大，原线圈的电流也增大，故d 错误【答案】bc【迁移应用】.2(多选 )(2013 广东省中山市期末)用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题如图 10 29，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡l1 和 l 2，输电线的等效电阻为r，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关s 闭合时，以下说法正确的是()a 灯泡 l1 两端的电压减小b 电阻 r 两端的电压增大c副线圈输出电压减小d 原线圈输入功率减小【解析】当开关 s 闭合时，输电线上电流增大，电阻r 两端的电压增大，灯泡l 1 两端的电压减小，选

11、项 a 、 b 正确副线圈输出电压不变，原线圈输入功率增大，选项c、 d 错误【答案】ab远距离输电问题1.输电线路的特点和组成为了减少远距离输电过程中的电能损失，一般采用高压输电的模式，先用升压变压器将电压升高，将电输送到用电区后，再用降压变压器将高电压变成用电器所需的电压值，如图 10 2 10 为输电过程的示意图图 10 2102 输电过程的电压关系和功率关系(1)输电过程的电压关系.(2)输电过程功率的关系例题 3.学校有一台应急备用发电机，内阻为 r 1 ，升压变压器匝数比为1 4，降压变压器的匝数比为 4 1，输电线的总电阻为r 4 ，全校 22 个教室，每个教室用“220 v40

12、 w ”的灯 6 盏，要求所有灯都正常发光，如图102 11 所示，求：(1)发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？(3)输电线上损耗的电功率多大？【解析】(1)所有灯都正常工作的总功率为：226 40 w 5 280w.用电器总电流为i 2p 5 2802a 24 a. u 2220i 输电线上的电流2 6 a.i i i 41r2降压变压器上u 2 4u2 880 v.输电线上的电压损失为u r i rr 24 v.因此升压变压器的输出电压为u1 ur u2 904 v.u 1输入电压为u14 226 v.输入电流为i1 4i 1 24 a.所以发电机的输出功率为p 出 u1i1

13、 5 424 w.(2)发电机的电动势 e u 1i 1r 250 v.(3)输电线上损耗的电功率p i2r 144 w.rr【答案】 (1)5 424w(2)250 v(3)144 w【迁移应用】3 (多选 ) 某小型水电站的电能输送示意图如图10 2 12 所示，发电机的输出电压为220 v ，输电线总电阻为 r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器 )要使额定电压为220 v 的用电器正常工作，则 ()图 10 212a. n1 n4 n2 n3b 通过升压变压器原、副线圈电流的频率不同c升压变压器的输出功率大于降压变压器的

14、输入功率d 若 n2 增大，则输电线上损失的电压减小【解析】要使额定电压为220 v 的用电器正常工作，n1 n4，选项 a 错误；通过升压变压器原、副n2n3线圈电流的频率相同，选项b 错误；由于输电线发热损失，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，选项c 正确若n2 增大，则输电线上电流减小，损失的电压减小，选项d 正确.【答案】cd失分点：交变电流和变压器综合分析不准确例题(2011 福建高考 )图 10 2 13 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1 n2 5 1，电阻 r20 ，l 、l2为规格相同的两只小灯泡，s 为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间11

15、t 的变化关系如图乙所示现将s 接 1、 s 闭合，此时 l正常发光下列说法正确的是 ()122a 输入电压u 的表达式u 202sin(50 t)vb 只断开s2 后， l 1、 l 2 均正常发光c只断开s2 后，原线圈的输入功率增大d 若 s1 换接到 2 后， r 消耗的电功率为0.8 w【失误原因分析】(1)不能根据图象信息正确得到瞬时值表达式(2)含变压器的交变电路的动态分析出现失误【解析】由图乙知周期为0.02 s，因此输入电压的表达式为u 202sin(100 t) v ，a 错；只断开 s2，l、 l两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，b 错；只断开 s ，负载电阻变大，功率变小，c 错；1222u 入1u出和0.8 w ，故选 d.1换接到 2 后，据p r n 得 r 消耗的功率为su出n2【答案】d【即学即用】(2012 建高考福)如图 10 2 14 所示，理想变压器原线圈输入电压uu msin t，副线圈电路中r0为定值电阻， r 是滑动变阻器 v 1 和 v 2 是理想交流电压表， 示数分别用 u1 和 u2 表示；a 1 和 a 2是理想交流电流表，示数分别用i