1、第2讲变压器电能的输送考点 1 理想变压器1构造：由一个闭合铁芯、原线圈及副线圈组成(如图1121 所示)图 11212工作原理：根据电磁感应原理，即在同一铁芯上的磁通量的变化率处处相同3理想变压器中的参数关系理想变压器：不考虑铜损(线圈电阻产生的焦耳热)、铁损(涡流产生的焦耳热)和磁漏的变压器，它的输入功率_输出功率等于(1)功率关系：对于理想变压器不考虑能量损失，总有 P 入P 出_.(2)电压关系在同一铁芯上只有一组副线圈时：在同一铁芯上有多组副线圈时：(3)电流关系_.在同一铁芯上有多组副线圈时：由 P入P出知 I1U1I2U2I3U3，得 I1n1I2n2I3n3.4注意事项(1)变
2、压器能改变交变电流电压，但不能改变恒定电流(直流电)的电压如果原线圈接上直流电，则副线圈输出电压为零(2)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线绕制；变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线绕制(3)副线圈上的电流电压和原线圈上电流电压一样也是交变的，且频率相同(4)相互制约关系电压不变时，不论负载是否变化，输出电压不变的输出电流 I2 决定，即输入电流随输出电流的增大而增大，随输出电流的减小而减小据 P入P出知，输出功率决定输入功率，输入功率随输出功率的变化而变化当负载为空载时，输入功率为零考点 2 远距离输电1减少损耗的方法发电机的输出功率为一定值，PUI，在远距离输
3、电的过程中，有相当一部分能量损耗在输电线上，设输电线的电阻为r，则损耗的电能，即转化为热能的部分为 QI2Rt，热功率为P热 P损I2R，要减少线路上电能的损耗，有两种方法：(1)减小电阻：减小电阻率，现有的导线多为铝导线，可改为铜，但价格太高；减小距离，但可行性不大；增大面积，有局限性，并且耗费材料(2)减小电流：在输出功率不变的情况下，要减小电流，必须提高 U，即需采用高压输电2远距离输电(1)远距离输电的经典模型(如图 1122)图 1122(2)远距离输电的三组关系及两种损耗如下可知，当输送的电功率 P2 一定的情况下，输送电压 U2 增3注意(1)输入电压及匝数比决定输出电压，只有负
4、载变化时，输出电压保持不变(2)输出的功率、电流决定输入的功率、电流，故负载变化会引起输入功率的变化(3)输电线上的能量损耗是热损耗，计算时只能用表对电路的影响忽略不计，下列结论正确的是(图 1123题组 1对应考点 11(2011 年湛江调研)如图 1123 所示，理想变压器的原线圈匝数为 n11000 匝，副线圈匝数为 n2200 匝，交变电源的电动势 e220 sin314t V，电阻 R88，电流表和电压)A电压表 V1 的示数为 311 VB电压表 V2 的示数为 62 VC电流表 A1 的示数为 0.10 AD电流表 A2 的示数为 0.35 A解析：由瞬时电动势表达式可知电流频率
5、为 50 Hz，电压有效值约为 220 V，副线圈电压有效值约为 44 V，算得副线圈电流有效值约为 0.50 A，算得原线圈电流有效值约为 0.10 A，故答案为 C.答案：C2(双选)如图 1124，理想变压器原副线圈匝数之比为41.原线圈接入一电压为 uU0sint 的交流电源，副线圈接一个R27.5 的负载电阻若 U0220 V，100 rad/s，则下述结论正确的是()图 1124A副线圈中电压表的读数为 55 VB副线圈中输出交流电的周期为 1100 sC原线圈中电流表的读数为 0.5 AD原线圈中的输入功率为 100答案：AC题组 2对应考点 23(2011 年广州一模)图 11
6、25 是远距离输电的示意图，下列说法正确的是()图 1125Aa 是升压变压器，b 是降压变压器Ba 是降压变压器，b 是升压变压器Ca 的输出电压等于 b 的输入电压Da 的输出电压等于输电线上损失的电压答案：A4(双选，惠州 2012 届高三一模)某发电厂通过远距离向某学校输电，输送的电功率为 P，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，则下列说法正确的是()A输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大B输电线路上损失的电压与输送电流成正比C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比D输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比解析：根据输电线路上损失的功率 P额I2R 以及输电线上的电流与输出功
7、率、电压的关系 PUI 可知，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，输送的电压越高，输电线上的电流越小，输电线路上损失的电压越小，且输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比，选项 A 错误，选项 D 正确；根据欧姆定律可知，输电线路上损失的电压与输送电流成正比，选项 C错误，B 正确答案：BD热点 1 交变电流的图象、变压器及其简单综合【例 1】(双选，2011 年广东卷)图 1126 甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中 R55，A、V 为理想电流表和电压表若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为 110 V，下列表述正确的是()图 1126A电流表的示数为 2 AB原、
8、副线圈的匝数比为 12C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为 100 Hz答案：AC解析：电流表、电压表的测量值均为有效值，由交流电的波形图可知，原线圈电压有效值为 U1220 V，由电压表示数备考策略：这类问题往往综合考查交变电流的图象、变压器、欧姆定律等知识，题目的难度并不大，要求考生全面掌握基础知识此外，由于变压器与日常生活联系较紧密，近年已经成为全国各地高考的主要考查对象，考生应引起注意1(双选，2011 年汕头一模)如图 1127 甲，一理想变压器原、副线圈匝数比 n1n2115，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压 u 随时间 t 的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一
9、个 10 的电阻则()图 1127A变压器的输入电压最大值是 220B正弦交变电流的周期是 1103 sC变压器的输入功率是 1103 WD电压表的示数是 100解析：由图象知，输入电压最大值为 220V，有效值为220 V，交变电流周期为 2102 s，根据原副线圈匝数比得输出电压有效值为100 V，则通过电阻的电流为10 A，A 正确，B、D 错误；由 P输入P 输出UI1000 W，可知 C 正确答案：AC热点 2 理想变压器的动态变化问题方法简介：关于理想变压器的动态分析问题一般有两种类型(1)负载电阻不变，原副线圈的电压 U1、U2，电流 I1、I2，功率 P1、P2 随匝数比变化而
10、变化(2)匝数比不变，原副线圈的电压 U1、U2，电流 I1、I2，功率 P1、P2 随负载电阻的变化而变化无论哪种情况，处理此类问题的关键都是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系输出功率决定输入功率输入电压 U1 和匝数比决定输出电压 U2；输出电压 U2 和负载电阻决定 I2;I2 和匝数比决定 I1.【例 2】(2011 年福建卷)图 1128 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n251，电阻 R20，L1、L2 为规格相同的两只小灯泡，S1 为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示现将 S1 接)1、S2
11、闭合，此时 L2 正常发光下列说法正确的是(图 1128A输入电压 u 的表达式 uB只断开 S2 后，L1、L2 均正常发光C只断开 S2 后，原线圈的输入功率增大D若 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W答案：D【例 3】(双选，2010 年潍坊一模)如图 1129 所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关P 是滑动变阻器 R 的滑动触头，U1 为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2 分别为原线圈和副线圈中的电流下列说法正确的是()图 1129A保持 P 的位置及 U1 不变，S 由 b 切换到 a，则 R 上消耗的功率减小B保持 P 的位置及 U1 不变，S 由
12、 a 切换到 b，则 I2 减小C保持 P 的位置及 U1 不变，S 由 b 切换到 a，则 I1 增大D保持 U1 不变，S 接在 b 端，将 P 向上滑动，则 I1 减小解析：本题考查了变压器电路的动态分析由于不能正确理解变压器原副线圈电流、电压与功率的制约关系很容易错解S 由 b 切换到 a 时，副线圈匝数增多，则输出电压 U2 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 I1 增大，所以 A 错 C 对；S 由 a 切换到 b 时，副线圈匝数减少，则输出电压 U2 减小，I2 减小，B 对；P 向上滑动时，R 减小，I2 增大，由电流与匝数的关系可知，I1 增大
13、，D 错答案：BC同类延伸：要用类直流电路动态问题的方法分析变压器动态变化问题具体思路是：要把副线圈上的电压作为副线圈负载的电源电动势，根据分析直流电路动态问题的方法分析副线圈上的电流、电压和功率变化一般分析的思路是：U1U2I2I1，P2P1.分析过程中要根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系，应用变压器的几个决定关系2(双选，2010 年天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡 L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表 V1、V2 和理想交流电流表 A1、A2，导线电阻不计，如图 11210 所示当
14、开关 S 闭合后()AA1 示数变大，A1 与 A2 示数的比值不变BA1 示数变大，A1 与 A2 示数的比值变大CV2 示数变小，V1 与 V2 示数的比值变大DV2 示数不变，V1 与 V2 示数的比值不变图 11210答案：AD3(双选)理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头 Q 调节，在副线圈输出端连接了定值电阻 R0 和滑动变阻器 R，在原线圈上加一电压为 U 的交流电，如图 11211 所示，若()图 11211AQ 位置不变，将 P 向上滑动，U变大BQ 位置不变，将 P 向上滑动，电流表的读数变小CP 位置不变，将 Q 向上滑动，电流表的读数变大DP
15、位置不变，将 Q 向上滑动，变压器的输入功率不变解析：Q 位置不变时，U不变，将 P 向上滑动，因电阻增大，故 I2 减小，电流表的示数减小若 P 位置不变，将 Q 向上滑动，U增大，I2 增大，电流表的示数增大，变压器的输入功率增大答案：BC热点 3 远距离输电的计算方法简介：处理远距离输电问题，关键是正确建立并画出输电流程图，把需要的物理量都标在图中相应的位置上，输电电流一般为联系各物理量的重要线索，从“输电线”开始，或从“发电”、或从“用户”开始，把握好各物理量之间的相互关系；抓住输电的两端电源与用电器、分析一条线输电线、研究两次电压变换(升压和降压)；然后以升压变压器的副线圈、输电线、
16、降压变压器的原线圈构成回路，利用电路知识如欧姆定律等分析三者的电流、电压和功率关系即：(1)由输电功率和输电电压确定输电线中的电流(2)计算输电线路的电压损失、功率损失，确定降压变压器的输入电压、输入功率(3)计算升压变压器、降压变压器的变压比【例 4】(双选，2010 年江苏卷)在如图 11212 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 11212A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：本题考查电能的
17、输送，通常考查电压的变化引起其他变化，本题考查的是功率的变化引起其他变化，有新意变压器的作用是变压,发电厂的输出电压不变，升压变压器输出的答案：CD同类延伸：在计算远距离输电问题过程中，计算输电线路上功率损失和电压损失时需要特别注意，分析和计算时必须用而不能用，因为 U 损U2.4(2010 年福建卷)中国已投产运行的 1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原采用 500kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为 P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用 1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()A.B.C
18、2PD4P解析：本题以高压输电这一生活情境为背景，响应了“两会”提出的节能减排的建议，考查了用远程高压输电减少能耗的知识点，具有实际意义由 PUI 可知当输出电压由 500 kV升高到 1000 kV 时，电路中的电流将减为原来的一半；由 P损答案：A易错点理想变压器的应用【例题】图 11213 中，降压变压器的变压系数是 3，即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是 3.初级线圈的输入电压是 660 V，次级线圈的电阻为 0.2，这台变压器供给 100 盏“220 V 60 W”的电灯用电求：(1)空载时次级线圈的路端电压和输出功率；(2)接通时次级线圈的路端电压；(3)每盏灯的实际功率图 11
19、213错解分析：(1)设空载时，次级线圈端电压为 U2，由题意有(2)接通时，次级线圈的路端电压仍为 220 V.理解能力的高低表现在把握文字的物理意义上题文中说“次级线圈的电阻为 0.2”可见文中所述的变压器有内耗，不是理想变压器类比直流电路的知识，可从两条路去求路端电压，UEIr(电源电动势减去内电压)，或者用欧姆定律 UIR.正确解析：(1)将变压器视为理想变压器设空载时次级线圈的路端电压为U2.因为空载，次级线圈的负载电阻 R2，次级线圈中的电流 I20，输出功率 PI2U20.(2)接通电路后，100 盏灯并联的总电阻为1某发电站的输出功率为 104 kW，输出电压为 4 kV，通过
20、理想变压器升压后向 80 km 远处供电已知输电导线的电阻率为2.4108 m，导线横截面积为 S1.5104 m2，输电线路损失的功率为输出功率的 4%，求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失U 损IR12525.6 W3200 W.1(2011 年新课标卷)如图 11214 所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为 12；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 11214AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.05
21、A答案：A图 112142(双选，2011 年山东卷)为保证用户电压稳定在 220 V，变电所需适时进行调压，图 11215 甲为调压变压器示意图保持输入电压 u1 不变，当滑动接头 P 上下移动时可改变输出电压某次检测得到用户电压 u2 随时间 t 变化的曲线如图乙所示以下正确的是()图 11215Au2190 sin50tVBu2190 sin100tVC为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当下移D为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当上移此为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当上移，C 错误，D正确解析：由电压 u2 随时间 t 变化的曲线可知，用户电压的最答案：
22、BD3(2011 年江苏卷)图 11216 甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的 ut 图象如图乙所示若只在 ce 间接一只 Rce400 的电阻，或只在 de 间接一只 Rde225 的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为 80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值 uab 的表达式(2)求只在 ce 间接 400 电阻时，原线圈中的电流 I1.(3)求 ce 和 de 间线圈的匝数比解：(1)由题图知200 rad/s电压瞬时值 uab400sin200t V.(2)电压有效值 U1200理想变压器 P1P2原线圈中的电流 I1图 11216
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