高考物理一轮总复习专题11交变电流第2讲变压器电能的输送课件

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练 1 [对理想变压器中原、副线圈的关系的考查](多选)(2017 年成都期中)如 图所示,一只理想变压器原线圈与频率为 50 Hz 的正弦交变电源相连,两个阻值 均为 20 Ω 的电阻串联后接在副线圈的两端.图中的电流表、电压表均为理想交流 电表,原、副线圈分别为 200 匝和 100 匝,电压表的示数为 5 V.则( )
一、变压器原理
1.工作原理:电磁感应的___互__感___(现hù象gǎ.n)
2.理想变压器的基本关系式
(1)功率关系:P 入=P 出. (2)电压关系:UU12=___nn_12__,若 n1>n2,为___降__压___(变jià压nɡ器y;ā若) n1<n2,为__升__压____
变压器.
n2
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• 2.[对变压器基本(jīběn)关系式的考查]某变压器原、副线圈匝数比为55∶9, 原线圈所接电源电压按如图规律变化,副线圈接有负载.下列判断正确的是 ()
• A.输出电压的最大值为36 V • B.原、副线圈中电流之比为55∶9 • C.变压器输入、输出功率之比为55∶9 • D.交流电源有效值为220 V,频率为50 Hz • 【答案】D
比 • D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比 • 【答案】AC
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【解析】输电线路上损失电压 ΔU=IR,在 R 一定时,ΔU 和 I 成正比.若 U 越高,I=UP,I 越小,那么 ΔU 越小.输电线路上损失的功率 ΔP=I2R,当 P 一定 时,I=UP.所以 ΔP=UP2R,即 ΔP 和 U 的平方成反比,跟 I 的平方成正比,故 A、 C 两项正确.
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• 思路剖析:(1)副线圈两端的电压U2与cd两端的电压Ucd是否相等? 为什么?(2)当负载R变化(biànhuà)时,原线圈中的电流和电压是否 发生变化(biànhuà)?为什么?
• 【答案】BD
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【解析】变压器的变压比UU12=nn12,其中 U1,U2 是变压器原、副线圈两端的电 压.U1=Uab,由于二极管的单向导电特性,Ucd≠U2,选项 A 错误.增大负载电 阻 R 的阻值,负载的电功率减小,由于 P 入=P 出,且 P 入=I1Uab,所以原线圈上 的电流 I1 减小,即电流表的读数变小,选项 B 正确.c,d 端的电压由输入电压 Uab 决定,负载电阻 R 的阻值变小时,Uab 不变,选项 C 错误.根据变压器上的能 量关系有 E 输入=E 输出,在一个周期 T 的时间内,二极管未短路时有 UabI1T=UR2·T2+ 0(U 为副线圈两端的电压),二极管短路时有 UabI2T=UR2T,由以上两式得 I2=2I1, 选项 D 正确.
A.电流表的读数为 0.5 A B.流过电阻的交变电流的频率为 100 Hz C.交变电源的输出电压的最大值为 20 2 V D.交变电源的输出功率为 2.5 W
• 【答案(dáàn)】CD
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【解析】根据欧姆定律可得副线圈中的电流 I2=UR=0.25 A,根据理想变压器 原、副线圈中的电流比II12=nn21,可解得 I1=0.125 A,选项 A 错误;理想变压器原、 副线圈中的交变电流的频率相同,都为 50 Hz,选项 B 错误;副线圈输出电压的 有效值是 10 V,根据正弦交变电流的最大值和有效值的关系可得其最大值应为 U2m=10 2 V,原、副线圈电压比为UU12=nn12,可得交变电源输出电压的最大值为 U1m=20 2 V,选项 C 正确;对于理想变压器,交变电源的输出功率等于变压器 副线圈消耗的功率,P=2×2502 W=2.5 W,故选项 D 正确.
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• 2.基本(jīběn)关系式中物理量之间的决定关系 • (1)电压决定关系:输入电压U1决定输出电压U2. • (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P2决定输入功率P1. • (4)频率关系:原、副线圈中电流的频率相同.第十一页,共41页。第九 Nhomakorabea,共41页。
•考点(kǎo diǎn)1 理想变压器原、副线圈 的关系
1.基本关系 (1)无漏磁,故原、副线圈中的 Φ,ΔΔΦt 相同. (2)线圈无电阻,因此无电压降,U=E=nΔΔΦt . (3)套在同一铁芯上的线圈,根据Un=ΔΔΦt 得Un11=Un22=Un33=…. (4)无电能损失,因此 P 入=P 出,无论副线圈是一个还是多个,总有 U1I1=U2I2 +U3I3+…将电压关系代入可得 n1I1=n2I2+n3I3+….
• A.U=4U0 • B.电压表示数可能不变 • C.灯L1变暗 • D.灯L4变亮
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• 思路剖析:(1)S断开,负载电阻如何变化(biànhuà)?(2)S断 开,变压器的输入、输出功率如何变化(biànhuà)?(3)S断开, 变压器的输入电压如何变化(biànhuà)?
• 【答案】A
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• 3.[对损失电压和损失功率的考查](多选)在远距离输电中, 当输电线的电阻和输送(shū sònɡ)的电功率不变时,那么 ()
• A.输电线路上损失的电压与输送(shū sònɡ)的电流成正比 • B.输电的电压越高,输电线路上损失的电压越大 • C.输电线路上损失的功率跟输送(shū sònɡ)电压的平方成反
第2讲 变压器、电能(diànnéng)的输 送
【考纲解读】1.理解变压器的原理,掌握理想(lǐxiǎng)变压 器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系,并会进行有 关计算;2.能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分 析;3.会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压.
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•考点O 讲堂(jiǎnɡ tánɡ)梳理自查
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【解析】由题图可知,交流电源频率 f=T1=50 Hz,峰值 Um=220 2 V,所 以其有效值 U=U2m=220 V,D 项正确.根据变压器的变压、变流和功率关系,输 出电压 U2m=Unm1n2=36 2 V,A 项错误.原、副线圈中电流之比II12=nn21=595,B 项错误.输入功率与输出功率相等,C 项错误.
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•考点(kǎo diǎn)2 理想变压器的动态分析
1.匝数比不变的情况(如图所示) (1)U1 不变,根据UU12=nn12,输入电压 U1 决定输出电压 U2, 可以得出不论负载电阻 R 如何变化,U2 不变. (2)当负载电阻发生变化时,I2 变化,根据输出电流 I2 决定输入电流 I1,可以判断 I1 的变化. (3)I2 变化引起 P2 变化,根据 P1=P2,可以判断 P1 的变化.
• 【答案(dáàn)】BC
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【解析】当单刀双掷开关与 a 连接时,理想变压器原、副线圈 的匝数比为 10∶1,副线圈输出电压为 U2=22 V,但电压表 V1 示数小于 U2, 故选项 A 错误;当 t=6100 s 时,电压表 V0 的读数为有效值 220 V,故选项 B 正确; 单刀双掷开关与 a 连接,在滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中,滑动变阻器的 电阻变大,电路的总电阻变大,由于副线圈输出电压 U2 是由变压器决定的,所以 电流表示数变小,电压表 V1 示数变大,故选项 C 正确;当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,理想变压器原、副线圈的匝数比变为 5∶1,副线圈输出电压 U2 变大,电流 表和电压表 V1 的示数均变大,故选项 D 错误.
输电电流.
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2.降低损耗的两个途径 (1)一个途径是减小输电线的___电___阻__(.d由ià电nz阻ǔ定) 律 R=ρSl 可知,在输电距离 一定的情况下,为减小电阻,应当用__电__阻___率__小__的金属材料制造输电线.此外, 还要尽可能增加导线的__横___截__面__积__. (2)另一个途径是减小输电导线中的___电__流__(_d,ià由nlPiú=)IU 可知,当输送功率一 定时,提高__电___压__(_d可ià以n减yā小) 输电电流.
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• 关于理想变压器的四点说明 • 1.变压器不能改变(gǎibiàn)直流电压. • 2.变压器只能改变(gǎibiàn)交变电流的电压和电流,不能改变(gǎibiàn)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U1,U2,I1,I2均为有效值.
(3)电流关系:只有一个副线圈时,II12=___n_1____;有多个副线圈时,U1I1=
U2I2+U3I3+…+UnIn.
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• 二、远距离输电 • 1.电路(diànlù)损失 • (1)功率损失:设输电电流为I,输电线的电阻为R,则功率
损失为ΔP=___I2_R____. • (2)电压损失:ΔU=___IR_____. • 减小功率损失和电压损失,都要求提高__输__电_(_sh_ū_d_ià_n_)电,压减小
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• 1.[对变压器原理的考查](多选)理想变压器的原、副线圈中一 定相同的物理量有( )
• A.交流电的频率 B.磁通量的变化率 • C.功率(gōnglǜ) D.交流电的峰值 • 【答案】ABC • 【解析】理想变压器没有漏磁,没有能量损失,所以原、副
线圈中磁通量变化率相同,原、副线圈中功率(gōnglǜ)相同, B、C项正确;变压器的原理是互感现象,其作用是改变电压、 不改变频率,A项正确,D项错误.
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2.负载电阻不变的情况(如图所示)
(1)U1 不变,nn12发生变化,U2 变化. (2)R 不变,U2 变化,I2 发生变化. (3)根据 P2=UR22和 P1=P2,可以判断 P2 变化时,P1 发生变化,U1 不变时,I1 发生变化.
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• 例2 (2017年石家庄联考)一台理想变压器,原线圈两端接在电压U不变的 交流电源上,理想电流表接在原线圈电路中,理想电压表接在副线圈两 端.有四盏相同的灯泡(dēngpào)L1,L2,L3和L4接在原、副线圈电路中, 灯泡(dēngpào)铭牌上标有(P0,U0),电路如图所示.开始时开关S闭合, 四灯都正常发光,现在断开S,则下列判断正确的是 ( )
【解析】开始时 S 闭合,设原线圈中的电流为 I1,根据并联电路特点可知副 线圈中电流 I2=3I1,原副线圈匝数之比为 3∶1,副线圈电压 U2=U0,根据变压 器电压比等于匝数比可知 U1=3U0,U=U1+U0=4U0,选项 A 正确;断开开关 S, 副线圈电路总电阻 R 增大,原线圈电路:U1=U-UL4,副线圈电路 U2=I2R,由 U1∶U2=3∶1,I1∶I2=1∶3,又根据欧姆定律有 UL4=I1RL4,联立解得 I1= 9R+URL4、U1=1+UR9RL4,由此可知 R 增大,副线圈电压增大、灯 L1 变亮,电流表 示数减小,灯 L4 变暗,选项 B、C、D 错误.
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练 2 (多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比 为 10∶1,b 是原线圈中心的抽头,电压表和电流表均为理想 电表,从某时刻开始在原线圈 c,d 两端加上交变电压,其瞬 时值表达式为 u1=220 2sin 100πt V,则( )
A.当单刀双掷开关与 a 连接时,电压表 V1 的示数为 22 V B.当 t=6010 s 时,电压表 V0 的读数为 220 V C.单刀双掷开关与 a 连接,当滑动变阻器滑片 P 向上移动的过程中,电压 表 V1 的示数增大,电流表示数变小 D.当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,电压表 V1 和电流表的示数均变小
• 例1 (多选)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1,n2.原线圈通过 一理想电流表D○A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接 到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电 压表测得a,b端和c,d端的电压分别为Uab和Ucd,则( )
• A.Uab∶Ucd=n1∶n2 • B.增大(zēnɡ dà)负载电阻的阻值R,电流表的读数变小 • C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大 • D.将二极管短路,电流表的读数加倍
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