2019届二轮复习理想变压器电能的输送课件（41张）（全国通用） 40页

第 4 节 　 理想变压器 　 电能的输送 - 2 - 知识梳理 考点自诊 1 . 理想变压器 (1) 构造 : 如图所示 , 变压器是由 闭合铁芯 　 和绕在铁芯上的 两个线圈 　 组成的。   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 : 利用电磁感应的 互感 　 现象。   (3) 基本关系式 ① 功率关系 : P 入 =P 出 　 ;   有多个副线圈时 , n 1 I 1 =n 2 I 2 +n 3 I 3 + … +n n I n 。 - 3 - 知识梳理 考点自诊 (4) 常用的变压器 ① 自耦变压器 —— 调压变压器。 - 4 - 知识梳理 考点自诊 2 . 远距离输电 (1) 输电过程如图所示 (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 2 Rt 　 。   (3) 电压损失 ① Δ U=U-U' ; ② Δ U= IR 　 。   (4) 功率损失 - 5 - 知识梳理 考点自诊 1 . 判断下列说法的正误。 (1) 变压器能改变交变电流的电压 , 不能改变交变电流的频率。 ( 　　 ) (2) 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。 ( 　　 ) (3) 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。 ( 　　 ) (4) 增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损失。 ( 　　 ) (5) 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。 ( 　　 ) (6) 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 答案 关闭 (1)√ 　 (2) × 　 (3) × 　 (4) × 　 (5)√ 　 (6)√ - 6 - 知识梳理 考点自诊 2 . ( 多选 ) (2018· 广西灵山月考 ) 如 图所示 , 原、副线圈匝数比为 2 ∶ 1 的理想变压器正常工作时 ( 　　 ) A. 原、副线圈磁通量之比为 2 ∶ 1 B. 原、副线圈电流之比为 1 ∶ 2 C. 输入功率和输出功率之比为 1 ∶ 1 D. 原、副线圈磁通量变化率之比为 1 ∶ 1 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 7 - 知识梳理 考点自诊 3 . ( 2018· 广东汕头期末 ) 远 距离输电时 , 在输送电功率不变的条件下 ( 　　 ) A. 只有增大导线的电阻 , 才能减小电流 , 提高输电效率 B. 提高输电电压 , 能减小电流 , 提高输电效率 C. 提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗 D. 提高输电电压势必增大输电导线上的电流 答案 解析 解析 关闭 在输出功率一定时 , 由 P=UI 知 , 当 U 增大时 , I 减小 , 输电导线损耗的功率 P 损 =I 2 R 将变小 ; 当输电线上的电阻减小时 , 输电线损耗的功率 P 损 =I 2 R 将变小 , 提高输电效率 , 所以 A 、 C 、 D 错误 ,B 正确。 答案 解析 关闭 B - 8 - 知识梳理 考点自诊 4 . (2018· 山东菏泽期末 ) 如图所示的调压器 , 滑动触头 P 和 Q 都可以调节 , 在输入交变电压一定的条件下 , 要使输出电压增大 , 输入电流增大 , 下列做法正确的是 ( 　　 ) A .Q 不动 , P 向下移动 B. Q 不动 , P 向上移动 C .P 不动 , Q 向上移动 D. P 不动 , Q 向下移动 A 　 - 9 - 知识梳理 考点自诊 - 10 - 命题点一 命题点二 命题点三 理想变压器原、副线圈关系的 应用 - 11 - 命题点一 命题点二 命题点三 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 12 - 命题点一 命题点二 命题点三 思维点拨 根据公式 E m =nBS ω 分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况 ; 根据 判断 原副线圈中电流电压的变化情况 , 根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化 。 本题考查了交变电流最大值 , 有效值 , 频率 , 变压器等 ; 需要知道交流电路中电表的示数为有效值 , 副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率 . 主要考查物理概念和科学思维等核心素养。 - 13 - 命题点一 命题点二 命题点三 即学即练 1 . ( 多选 )(2016· 全国卷 Ⅲ ) 如图 , 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 ( 　　 ) 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 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 14 - 命题点一 命题点二 命题点三 2 . (2017· 北京卷 ) 如图所示 , 理想变压器的原线圈接在 u= 220 sin 100 π t (V) 的交流电源上 , 副线圈接有 R= 55 Ω 的负载电阻 , 原、副线圈匝数之比为 2 ∶ 1, 电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 ( 　　 ) D. 副线圈输出交变电流的周期为 50 s 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 15 - 命题点一 命题点二 命题点三 理想变压器的动态分析 1 . 匝数比不变 ( 如图甲所示 ) - 16 - 命题点一 命题点二 命题点三 - 17 - 命题点一 命题点二 命题点三 2 . 负载电阻不变 ( 如图乙所示 ) 乙 (2) R 不变 , U 2 变化 , I 2 发生变化 。 (3) 根据 P 2 = 和 P 1 =P 2 , 可以判断 P 2 变化时 , P 1 发生变化 , U 1 不变时 , I 1 发生变化。 - 18 - 命题点一 命题点二 命题点三 典 例 2 (2016· 天津卷 ) 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 . 当滑动变阻器的滑片 P 向上滑动时 , R 1 消耗的功率变大 B. 当滑动变阻器的滑片 P 向上滑动时 , 电压表 V 示数变大 C. 当滑动变阻器的滑片 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 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 19 - 命题点一 命题点二 命题点三 分析有关理想变压器动态问题的一般思路 分析理想变压器的动态问题 , 关键是抓住不变量 , 以不变量为基础 , 根据变化量引起的现象由欧姆定律分析电流、电压等各量的变化。分析动态问题的一般思路如下 : - 20 - 命题点一 命题点二 命题点三 即学即练 3 . (2018· 四川自贡一诊 ) 如图所示 , M 是一个小型理想变压器 , 原、副线圈匝数之比 n 1 ∶ n 2 = 10 ∶ 1, 接线柱 a 、 b 接一正弦交变电源 , 输出电压 u= 311sin 100 π t (V) 。变压器右侧部分为一火警系统原理图 , 其中 R 2 为用半导体热敏材料制成的传感器 ( 电阻随温度升高而减小 ), R 1 为一定值电阻。下列说法正确的是 ( 　　 ) A . 当 R 2 所在处出现火情时 , 电阻 R 1 的功率变小 B . 当 R 2 所在处出现火情时 , 电压表 V 2 的示数变大 C . 当 R 2 所在处出现火情时 , 电流表 A 的示数变小 D . 电压表 V 1 示数为 22 V 答案 解析 解析 关闭 当 R 2 所在处出现火情时 , R 2 阻值减小 , 变压器输出电流增大 , 输出功率增大 , 电阻 R 1 两端电压增大 , 电阻 R 1 的功率变大 , R 2 两端的电压变小 , 电压表 V 2 的示数变小 , 选项 A 、 B 错误 ; 由输入功率等于输出功率可知 , 当 R 2 所在处出现火情时 , 电流表 A 的示数变大 , 选项 C 错误 ; 由变压器变压公式可知 , 变压器输出电压为 22 V, 电压表 V 1 示数为 22 V, 选项 D 正确。 答案 解析 关闭 D - 21 - 命题点一 命题点二 命题点三 4 . (2018· 江苏镇江三模 ) 如图所示 , 一理想变压器的原线圈接有电压为 U 的交变电流 , 副线圈接有电阻 R 1 、光敏电阻 R 2 ( 阻值随光照增强而减小 ), 开关 K 开始时处于闭合状态 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A . 当光照变弱时 , 变压器的输入功率增加 B . 当滑动触头 P 向下滑动时 , 电阻 R 1 消耗的功率增加 C . 当开关 K 由闭合到断开 , 原线圈中电流变大 D . 当 U 增大时 , 副线圈中电流变小 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 22 - 命题点一 命题点二 命题点三 远距离输电 远距离输电问题的 “ 三二一 ” 1 . 三 个回路 ( 如图 ) 在回路 2 中 , U 2 = Δ U+U 3 , I 2 =I 线 =I 3 。 - 23 - 命题点一 命题点二 命题点三 2 . 两 个联系 (1) 理想的升压变压器联系着回路 1 和回路 2, 由变压器原理可得 : 线圈 1( 匝数为 n 1 ) 和线圈 2( 匝数为 n 2 ) 中各个量间的关系是 (2) 理想的降压变压器联系着回路 2 和回路 3, 由变压器原理可得 : 线圈 3( 匝数为 n 3 ) 和线圈 4( 匝数为 n 4 ) 中各个量间的关系是 3 . 一 个守恒 能量守恒关系式 P 1 =P 损 +P 4 。 - 24 - 命题点一 命题点二 命题点三 典例 3 (2018· 河北邯郸期末 ) 一台发电机最大输出功率为 8 000 kW, 电压为 4 000 V, 经变压器 T 1 升压后向远方输电。输电线路总电阻 R= 2 k Ω , 到目的地经变压器 T 2 降压 , 负载为多个正常发光的灯泡 , 每个灯泡额定电压 220 V, 额定功率 72 W, 若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10%, 变压器 T 1 和 T 2 的耗损可忽略 , 发电机处于满负荷工作状态 , 求 : (1) 变压器 T 1 和 T 2 的匝数比分别为多少 ; (2) 发电机处于满负荷工作状态时可供多少盏灯泡正常发光。 - 25 - 命题点一 命题点二 命题点三 - 26 - 命题点一 命题点二 命题点三 - 27 - 命题点一 命题点二 命题点三 思维点拨 (1) 根据输入功率求出输入电流 , 根据损失功率求出输出电流 , 从而求出变压器 T 1 的匝数比 , 根据变压比求出升变压器的输出电压 , 再求出输电线上的电压损失 , 进而降压变压器的输入电压 , 即可得到降压变压器的匝数比 ; (2) 由于降压变压器的负载能正常工作 , 求出用户得到的功率 , 从而确定可供多少盏灯泡正常发光。 - 28 - 命题点一 命题点二 命题点三 输电线路功率损失的四种计算方法 (1) 输送功率是指升压变压器输出的功率 , 损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系是 P 损 =P-P'(P 为输送功率 ,P' 为用户所得功率 ) 。 (4)P 损 = Δ UI 线 。 用 , 其原因是在一般情况下 , Δ U 不易求出 , 且易将 Δ U 和 U 输出 相混而造成错误。 - 29 - 命题点一 命题点二 命题点三 即学即练 5 . ( 多选 )(2018· 天津河西二模 ) 如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 1 的原、副线圈匝数之比为 n 1 ∶ n 2 = 1 ∶ 10, 在 T 1 的原线圈两端接入一正弦交流电 , 输电线的总电阻为 2 r= 2 Ω , 降压变压器 T 2 的原、副线圈匝数之比为 n 3 ∶ n 4 = 10 ∶ 1, 若 T 2 的 “ 用电设备 ” 两端的电压为 U 4 = 200 V 且 “ 用电设备 ” 消耗的电功率为 10 kW, 不考虑其他因素的影响 , 则 ( 　　 ) - 30 - 命题点一 命题点二 命题点三 A .T 1 的副线圈两端电压的最大值为 2 010 V B .T 2 的原线圈两端的电压为 2 000 V C . 输电线上损失的电功率为 50 W D .T 1 的原线圈输入的电功率为 10 . 1 kW 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 31 - 命题点一 命题点二 命题点三 6 . ( 多选 )(2018· 宁夏兴庆四模 ) 如图所示 , 为远距离输电的示意图 , 变压器均为理想变压器 , 升压变压器 T 1 的原、副线圈的匝数比为 k 1 , 降压变压器 T 2 的原、副线圈匝数比为 k 2 , 升压变压器原线圈两端接入一电压 U=U m sin ω t 的交流电源 , 用电设备的总电阻为 R ( 可视为纯电阻 ), 输电线总电阻为 2 r , 若用户消耗的功率为 P , 不考虑其他因素的影响 , 则输电线上损失的电压 Δ U 和用户获得的电压 U 分别为 ( 　　 ) - 32 - 命题点一 命题点二 命题点三 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 33 - 三种特殊的变压器 1 . 自耦变压器 自耦变压器 ( 又称调压器 ) 只有一个线圈 , 将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 , 它既可以用来升压也可以用来降压 , 理想变压器的基本关系对自耦变压器均适用 , 如图所示。 - 34 - 2 . 互感器 - 35 - 3 . 多个副线圈变压器 遇到具有两个 ( 或两个以上 ) 副线圈的变压器问题时 , 应注意三个关系 : (2) 电流关系 : n 1 I 1 =n 2 I 2 +n 3 I 3 + … (3) 功率关系 : P 1 =P 2 +P 3 + … - 36 - 典例 ( 2016· 江苏卷 ) 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 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 点顺时针旋转到 N 点的过程中 ( 　　 ) A. U 2 >U 1 , U 2 降低 B. U 2 >U 1 , U 2 升高 C. U 2