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2014届高考物理第一轮复习指导课件交变电流 传感器2


第十章

交变电流

传感器

第二讲

变压器

电能的输送

考纲展示 1.理想变压器(Ⅰ) 2.远距离输电(Ⅰ)

1.认识变压器的基本结构,理解变压器的工 作原理. 复习目标 2.了解理想变压器的基本关系式. 3.了解减少输电线路电能损耗的方法,会分 析、计算远距离输电的基本问题.
Zxx k

? 知识点一 理想变压器 ? 1.构造:如图所示

? 理想变压器由 、 互感 铁芯组成. ? 2.原理:电流磁效应、电磁感应( 象).

原线圈

副线圈

和闭合



3.基本关系

n1 U1 (1)电压关系: = n2 U2 P (2)功率关系:P 入= 出
I1 n 2 (3)电流关系:①只有一个副线圈时: = I2 n 1 ②有多个副线圈时:U1I1= U2I2+U3I3+…+UnIn

? ? ? ?

4.几种常用的变压器 调压 (1)自耦变压器——也叫 变压器. (2)互感器 低电压 ①电压互感器,用来把高电压变成 小电流 ____________

? ②电流互感器,用来把大电流变 成 .

1.基本关系 ΔΦ (1)无漏磁,故原、副线圈中的 Φ、 Δt 相同; ΔΦ (2)线圈无电阻,因此无电压降,U=E=n Δt ; U ΔΦ (3)根据 n = Δt 得, 套在同一铁芯上的线圈, 无论是原线 U1 U2 U3 圈,还是副线圈,该比例都成立,则有 = = =? n1 n2 n3

? (4)无电能损失,因此P入=P出,无论副线圈 一个还是多个,总有U1I1=U2I2+U3I3+? 将电压关系代入可得n1I1=n2I2+n3I3+?

2.基本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,这是 n2 因为输出电压 U2= U1,当 U1 不变时,不论负载电阻 R 变 n1 化与否,U2 不会改变. (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,也可 简记为“用决定供”.

? 1.关于理想变压器的工作原理,以下说法正 确的是( ) ? A.通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量 不变 ? B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相 等 ? C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生 感应电动势
Zx x k

? 解析:由于是交变电流,交变电流的磁场不断 变化,磁通量也在变化,A错误;因理想变压 器无漏磁,故B、C正确;原线圈中的电能转 化为磁场能又转化为电能,故D错. ? 答案:BC

? 知识点二 电能的输送

Z xx k

? 1.输电线路及其电压、电能损失 ? (1)输电线路(如图所示)

(2)电压和电能损失 P ①输电电流:I= U

P r ②电压损失:ΔU= U-U′ =Ir= U ; ?P ? 2 2 ③电能损失:ΔP= P-P′ =I r= ?U? r . ? ?

? 2.远距离输电 ? (1)远距离输电原理 ? 由于发电机组本身的输出电压不可能很高,所 升压变压器 以采用高压输电时,在发电站内需用 降压变压器 升压到几百千伏后再向远距离送电,到达用电 区再用 降到所需的电压. ? (2)基本电路图:如图所示.
Z xx k

1.降低输电损耗的两个途径 l (1)减小输电线的电阻,由电阻定律 R=ρS可知,在输电 距离一定的情况下,为减小电阻,应采用电阻率小的材料, 也可以增加导线的横截面积. (2)减小输电导线中的输电电流,由 P=UI 可知,当输 送功率一定时,提高输电电压,可以减小输电电流.

? ? ? ? ?

2.远距离输电问题的四个关键 (1)画出一个模型——远距离输电模型图. (2)抓住输电的两端——电源和用电器. (3)分析两条导线——输电导线. (4)研究两次电压变换——升压和降压.
Z xx k

? 2.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电压的平方 成反比
Zx x k

解析:输电线路上损失电压 ΔU=IR,在 R 一定时,ΔU P 和 I 成正比.若 U 越高,I=U,I 越小,那么 ΔU 越小.输 P 电线路上损失的功率 ΔP=I R,当 P 一定时,I=U.
2

所以

?P ? ΔP=?U?2R,即 ? ?

ΔP 和 U 的平方成反比,跟 I 的平

方成正比,故 A、C 正确.

? 答案:AC

?

(2012· 海南高考)如图,理想 变压器原、副线圈匝数比为 20∶1,两个标有“12 V,6 W”的 小灯泡并联在副线圈的两 端.当两灯泡都正常工作时, 原线圈中电压表和电流表(可视 为理想的)的示数分别是

? 解析:当两灯泡都正常工作时,每个灯泡中电 流为0.5 A.副线圈输出电压12 V,输出电流 为2×0.5 A=1.0A.由变压器变压公式可知原线 圈中电压表读数为240 V.由功率关系可知, 原线圈中电流表读数为0.05 A,选项D正确. ? 答案:D
Zx x k

? 【变式训练】1.(2011·新课标全国高考)如 图所示,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,灯炮正常发光.若用U和I分别表示此 时电压表和电流表的读数,则( )

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:交流电压表、电流表测得的是交变电流 的有效值,由灯泡正常发光可知,变压器的输 出电压为220 V,而变压器的输入与输出电压 之比等于原副线圈的匝数比,故变压器的输入 电压为110 V,电压表的示数为110 V,又因为 变压器的输入功率等于输出功率,因此可知变 压器的输入电流为0.2 A,故选项A正确. ? 答案:A

?

如图所示是街头变压器给用户供电的示 意图.变压器的输入电压是市电网的电压,不 会有很大的波动,输出电压通过输电线输送给 用户.输电线的电阻用R0表示,变阻器R表示 用户用电器的总电阻,当滑动变阻器触头P向 下移动时,下列说法中正确的是

? ? ? ?

A.与增加用电器的数目达到的效果相同 B.A1表的示数随A2表的示数的增大而增大 C.V1表的示数随V2表的示数的增大而增大 D.变压器的输入功率增大

? 解答本题应注意以下三点: ? (1)所有用户的用电器应为并联关系; ? (2)滑动变阻器使负载电阻变化,会改变输出 功率. ? (3)要弄清原、副线圈的电压、电流的因果关 系.

? 解析:当滑动变阻器触头P向下移动时,用电 器的总电阻减小,相当于并联的用电器数目增 加,同时变压器的输入功率增大,A、D对; 电网供电是“用多少供多少”,输出电流增大 则输入电流增大,B正确;但变压器的输出电 压则由输入电压决定,当输入电压和变压器的 匝数比一定时,输出电压一定,C错. ? 答案:ABD

【变式训练】2.(2012· 福建高考)如图,理想变压器原线 圈输入电压 u=Umsin ωt,副线圈电路中 R0 为定值电阻,R 是滑动变阻器, U1 和 U2 表示; 和 和 是理想交流电压表,示数分别用 是理想交流电流表,示数分别用 )

I1 和 I2 表示.下列说法正确的是(

? ? ? ? ?

A.I1和I2表示电流的瞬时值 B.U1和U2表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大 D.滑片P向下滑动过程中,U2变小,I1变小 解析:交流电压表和交流电流表的示数均为有 效值,A、B均错误.理想变压器电压与匝数 成正比,匝数一定,U1一定,则U2也一定,当 P向下滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变 小,U2一定,所以I2增大,又n1I1=n2I2,所以 I1也增大.

(2012· 天津高考)通过一理想变压器,经同一线路输送相 同的电功率 P,原线圈的电压 U 保持不变,输电线路的总电 阻为 R.当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时, 线路损耗的电功 率为 P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk,线路损 P2 耗的电功率为 P2,则 P1 和 分别为 P1 PR 1 A. kU,n PR 1 C. kU, 2 n P 2 1 B.(kU) R,n P 2 1 D.(kU) R, 2 n

U2 解析:由 U =k 得 U2=kU, P 2 P 2 P 2 则 P1=( ) R=(kU) R,P2=(nkU) R, U2 P2 1 所以 = 2. P1 n

? 答案:D

远距离输电中功率损失的计算 U2 线 解有关远距离输电问题时, 公式 P 损=U 线 I 线或 P 损= R线 不常用,其原因是在一般情况下,U 线不易求出,且易把 U 线 和 U 总相混淆而造成错误.

? 【变式训练】3.在如图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( )

? ? ? ?

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

解析:对升压变压器而言,输入电压不变,匝数不变, U1 n1 由变压器的变压原理 = 知, 输出电压不变, A 错误. 故 由 U2 n2 理想变压器可知升压变压器的输出功率等于发电厂的输出 功率,U2 不变,P2 增大,由 P2=I2U2 知 I2 增大,使得输电 线上的电压损耗 ΔU=I2R 增大,

功率损耗 ΔP=I2R 增大, 所以降压变压器的输入电压减 2 小,输出电压也减小,B 错误,C 正确.因为输电线上损耗
2 ΔP I2R I2R I2R 2 的功率占总功率的比例 = = = ,R、U2 均不变, P1 P1 I2U2 U2

I2 增大,所以随着发电厂输出功率的增大,该比例也增大, D 正确.
答案:CD

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? 活页作业(三十一)
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