2018届二轮复习变压器　远距离输电课件（60张）全国通用 60页

基础课 2 　变压器　远距离输电 知识点一、理想变压器 1 ． 构造和原理 (1) 构造：如图 1 所示，变压器是由 __________ 和绕在铁芯上的 __________ 组成的。 (2) 原理：电磁感应的互感现象。 图 1 闭合铁芯 两个线圈 P 入 ＝ P 出 U 2 I 2 ＋ U 3 I 3 ＋ … ＋ U n I n 3 ． 几种常用的变压器 (1) 自耦变压器 —— 调压变压器，如图 A 、 B 所示。 低电压 小电流 知识点二、远距离输电 1 ． 输电过程 ( 如图 2 所示 ) ： 图 2 IR I 2 R [ 思考判断 ] (1) 变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。 ( 　　 ) (2) 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。 ( 　　 ) (3) 正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。 ( 　　 ) (4) 变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小。 ( 　　 ) (5) 增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。 ( 　　 ) (6) 高压输电通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。 ( 　　 ) (7) 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大。 ( 　　 ) 答案　 (1) √ 　 (2) × 　 (3) × 　 (4) × 　 (5) √ (6) √ 　 (7) √ 理想变压器的分析与计算 1 ． 关于理想变压器 (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 1 、 U 2 、 I 1 、 I 2 均为有效值。 2 ． 理想变压器的基本关系 1 ． [ 基本关系的应用 ] 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 答案　 A 2 ． [ 自耦变压器 ] (2016· 江苏单科， 4) 一自耦变压器如图 4 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 U 1 的交变电流时， c 、 d 间的输出电压为 U 2 ，在将滑动触头从 M 点顺时针转到 N 点的过程中 ( 　　 ) 图 4 A ． U 2 > U 1 ， U 2 降低 B ． U 2 > U 1 ， U 2 升高 C ． U 2 < U 1 ， U 2 降低 D ． U 2 < U 1 ， U 2 升高 答案　 C 3 ． [ 互感器 ] (2017· 江苏四市联考 ) ( 多选 ) 如图 5 所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为 100 ∶ 1 和 1 ∶ 100 ，图中 a 、 b 表示电压表或电流表，已知电压表的示数为 22 V ，电流表的示数为 1 A 则 ( 　　 ) 图 5 A ． a 为电流表， b 为电压表 B ． a 为电压表， b 为电流表 C ．线路输送电功率是 220 kW D ．输电线路总电阻为 22 Ω 解析　 左侧的互感器原线圈并联在输电线路上，测量的是输电电压，所以 a 为电压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流， b 为电流表，选项 B 正确， A 错误；电压表 答案 　 BC 4 ． [ 原线圈中接有用电器的变压器 ] 如图 6 甲所示，当电压表 V 2 的读数为 6 V 时，五只额定功率为 6 W 的相同灯泡 L 1 、 L 2 、 L 3 、 L 4 、 L 5 均正常发光，图乙是理想变压器 c 、 d 输入端交变电压 u 的图象，各电表均为理想交流电表。则下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 6 A ． a 、 b 输入端电压的最大值为 24 V B ．电流表的示数为 4 A ，电压表 V 1 的示数为 24 V C ．流过灯 L 2 的电流每秒钟方向改变 50 次 D ． a 、 b 输入端输入功率 P ab ＝ 18 W 答案 　 B 理想变压器的动态分析 常见的两种情况 常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 【典例】 　 (2015· 天津理综， 6) ( 多选 ) 如图 7 所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头 Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻 R 0 和滑动变阻器 R ， P 为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为 U 的正弦交流电，则 ( 　　 ) 图 7 A ．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变大 B ．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变小 C ．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变大 D ．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变小 答案 　 BC 1 ． [ 匝数比不变，负载改变 ] ( 多选 ) 如图 8 所示，理想变压器的原线圈 a 、 b 两端接正弦式交变电压，副线圈 c 、 d 两端通过输电线接三只相同的灯泡 L 1 、 L 2 、 L 3 ，输电线的等效电阻为 R ，当开关由原来的断开状态变为闭合状态时，下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 8 A ．输电线上的电压增大 B ．通过原线圈的电流增大 C ．通过灯泡 L 1 的电流减小 D ．变压器的输入功率减小 答案 　 ABC 2 ． [ 匝数比改变，负载不变 ] ( 多选 ) 如图 9 所示，电路中的变压器为理想变压器， S 为单刀双掷开关， U 1 为加在原线圈两端的交变电压， I 1 、 I 2 分别为原、副线圈中的电流。下列说法中正确的是 ( 　　 ) 图 9 A ．保持 U 1 不变， S 由 b 切换到 a ，则 R 上消耗的功率减小 B ．保持 U 1 不变， S 由 a 切换到 b ，则 I 2 减小 C ．保持 U 1 不变， S 由 b 切换到 a ，则 I 1 增大 D ．保持 U 1 不变， S 由 a 切换到 b ，则变压器的输入功率增大 解析　 当保持 P 的位置及 U 1 不变， S 由 b 切换到 a 时，副线圈匝数增多，则输出电压 U 2 增大，电流 I 2 增大， R 消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故 I 1 增大； S 由 a 切换到 b 时，副线圈匝数减少，则输出电压 U 2 减小，输出电流 I 2 减小，所以根据 P 2 ＝ I 2 U 2 ， P 2 减小；又因 P 1 ＝ P 2 ，所以变压器输入功率减小。由以上分析可知，正确选项为 B 、 C 。 答案　 BC 3 ． [ 匝数比、负载都改变 ] 如图 10 所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表 A 、理想电压表 V ，副线圈上通过输电线接有一个灯泡 L 、一个电动机 M ，输电线的等效电阻为 R ，副线圈匝数可以通过调节滑片 P 改变。 S 断开时，灯泡 L 正常发光，滑片 P 位置不动，当 S 闭合时，以下说法中正确的是 ( 　　 ) 图 10 A ．电压表读数增大 B ．电流表读数减小 C ．等效电阻 R 两端电压增大 D ．为使灯泡 L 正常发光，滑片 P 应向下滑动 解析　 当 S 闭合时，变压器副线圈电路电流增大，两端电压不变，电压表读数不变，选项 A 错误；由于变压器输出功率增大，输入电流增大，电流表读数增大，选项 B 错误；由于输电线中电流增大，所以输电线等效电阻 R 两端电压增大，选项 C 正确；为使灯泡 L 正常发光，应该增大变压器输出电压，滑片 P 应向上移动，选项 D 错误。 答案 　 C 含有变压器的动态电路问题的解题思路： 方法技巧 远距离输电问题 远距离输电问题的 “ 三二二 ” 1 ． 理清三个回路 回路 1 ：发电机回路。该回路中，通过线圈 1 的电流 I 1 等于发电机中的电流 I 机 ；线圈 1 两端的电压 U 1 等于发电机的路端电压 U 机 ；线圈 1 输入的电功率 P 1 等于发电机输出的电功率 P 机 。 回路 2 ：输送电路。 I 2 ＝ I 3 ＝ I R ， U 2 ＝ U 3 ＋ Δ U ， P 2 ＝ Δ P ＋ P 3 。 回路 3 ：输出电路。 I 4 ＝ I 用 ， U 4 ＝ U 用 ， P 4 ＝ P 用 。 1 ． [ 输电线上功率损失 ] (2015· 福建理综， 15) 图 11 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 n 1 、 n 2 ，在 T 的原线圈两端接入一电压 u ＝ U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为 P ，输电线的总电阻为 2 r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为 ( 　　 ) 图 11 答案 　 C 2 ． [ 输电的几个关系 ] ( 多选 ) 在如图 12 所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有 ( 　　 ) 图 12 A ．升压变压器的输出电压增大 B ．降压变压器的输出电压增大 C ．输电线上损耗的功率增大 D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 答案 　 CD 3 ． [ 远距离输电与传感器结合 ] ( 多选 ) 如图 13 甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为 1 ∶ 100 ，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为 100 Ω 。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中 R 1 为一定值电阻， R 2 为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小。电压表 V 显示加在报警器上的电压 ( 报警器未画出 ) 。未出现火警时，升压变压器的输入功率为 750 kW ，则下列说法中正确的有 ( 　　 ) 图 13 A ．降压变压器副线圈输出的交变电流频率为 50 Hz B ．远距离输电线路损耗功率为 180 kW C ．当出现火警时，电压表 V 的示数变小 D ．当出现火警时，输电线上的电流变小 解析　 由题图乙知交变电流的周期为 0.02 s ，所以频率为 50 Hz ， A 正确；由题图乙知升压变压器输入电压有效值为 250 V ，根据变压比公式知升压变压器副线圈两端电压为 25 000 V ，所以输电线中的电流为 30 A ，输电线损失的电压为 Δ U ＝ IR ＝ 30 × 100 V ＝ 3 000 V ，输电线路损耗功率为 Δ P ＝ Δ U · I ＝ 90 kW ， B 错误；当出现火警时传感器 R 2 阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，输电线上电流变大，电压变大，降压变压器输入、输出电压都变小，定值电阻的分压增大，电压表 V 的示数变小， C 正确， D 错误。 答案 　 AC 图 14 A ． 2 B ． 3 C ． 4 D ． 5 　 甲 乙 答案　 B 2 ． (2016· 全国卷 Ⅲ ， 19) ( 多选 ) 如图 15 ，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b 。当输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 15 A ．原、副线圈匝数比为 9 ∶ 1 B ．原、副线圈匝数比为 1 ∶ 9 C ．此时 a 和 b 的电功率之比为 9 ∶ 1 D ．此时 a 和 b 的电功率之比为 1 ∶ 9 答案　 AD 3 ． (2016· 天津理综， 5) 如图 16 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 ( 　　 ) 图 16 A ．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时， R 1 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 A 1 示数变大 D ．若闭合开关 S ，则电流表 A 1 示数变大， A 2 示数变大 解析　 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则 R 1 消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项 A 错误， B 正确；当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，副 线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表 A 1 示数变小，选项 C 错误；若闭合开关 S ，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大， R 1 两端电压变大， R 2 两端电压减小，电流表 A 2 示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表 A 1 示数变大，选项 D 错误。 答案　 B 4 ． (2016· 海南单科， 9) ( 多选 ) 如图 17(a) 中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为 4 ∶ 1 ， R T 为电阻值随温度升高而减小的热敏电阻， R 1 为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压 u 随时间 t 按正弦规律变化，如图 (b) 所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 17 A ．变压器输入、输出功率之比为 4 ∶ 1 B ．变压器原、副线圈中的电流强度之比为 1 ∶ 4 C ． u 随 t 变化的规律为 u ＝ 51sin(50π t )( 国际单位制 ) D ．若热敏电阻 R T 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大 答案　 BD