高三物理(鲁科版)一轮复习教案变压器远距离输电含解析

第2课时 变压器 远距离输电

[知 识 梳 理]

知识点一、理想变压器

1．构造：如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。

图1

(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。 (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。 2．原理：电流磁效应、电磁感应。 3．基本关系式

(1)功率关系：P 入＝P 出。 (2)电压关系：U 1n 1

＝U 2

n 2

。

有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3

n 3＝…。

(3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2

＝n 2

n 1

。

由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。 4．几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器

(2)互感器⎩⎨⎧

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。

知识点二、远距离输电 1．输电过程(如图2所示)

图2

2．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Q ＝I 2Rt 。 3．电压损失

(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR 4．功率损失

(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫

P U 2R

5．输送电流

(1)I ＝P

U ；(2)I ＝U －U ′R 。 思维深化

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。( ) (2)理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率。( )

(3)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大。( ) (4)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。( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)×

[题 组 自 测]

题组一 理想变压器基本规律的应用

1．如图3所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V ，额定功率为22 W ；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )

图3 A．U＝110 V，I＝0.2 A

B．U＝110 V，I＝0.05 A

C．U＝110 2 V，I＝0.2 A

D．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A

解析由变压原理n1

n2＝

U1

U2可得U1＝110 V，即电压表示数为110 V。由P入＝P出

和灯泡正常发光可得P入＝U1I1＝P出＝22 W，I1＝22

110A＝0.2 A，故A正确。

答案 A

2．如图4所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.2 A。下列判断正确的是()

图4

A．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1

B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1

C．电流表A2的示数为0.1 A

D．电流表A2的示数为0.4 A

解析由电压表V示数和电流表A1的示数可得原线圈中的功率P1＝U1I1，P1＝

P2＝I22R，所以电流表A2的示数为I2＝U1I1

R＝

220×0.2

44A＝1 A，C、D错

误；原线圈和副线圈的匝数比n1

n2＝

I2

I1＝

5

1，A错误，B正确。

答案 B

题组二远距离输电

3．(多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( ) A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比 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电压的平方成反比 D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比

解析 输电线路上损失电压ΔU ＝IR ，在R 一定时，ΔU 和I 成正比，A 正确；若U 越高，I ＝P

U ，I 越小，那么ΔU 越小，B 错误；输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2R ，当P 一定时，I ＝P U ，所以ΔP ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫

P U 2R ，即ΔP 和U 的平方成反比，跟I 的平方成

正比，故C 正确，D 错误。 答案 AC

4．(2014·四川卷，1)如图5所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )

图5

A ．用户用电器上交流电的频率是100 Hz

B ．发电机输出交流电的电压有效值是500 V

C ．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定

D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小

解析 由乙图可知T ＝0.02 s ，U m ＝500 V ，所以f ＝1

T ＝50 Hz ，U ＝250 2 V ，选

项A 、B 均错；设用户线路上的总电流为I 户，降压变压器的匝数比为n 3

n 4，则I 线

＝n 4n 3I 户＝n 4n 3·U 4R 户，由上式可知输电线的电流还与用电器的总电阻有关，选项C 错；当用户用电器的总电阻增大时，用电器中的总电流I 户减小，由I 线＝n 4

n 3

I 户可知I