幻灯片 1考点1 变压器
学案2 变压器和远距离输电
1.理想变压器的基本关系
当副线圈只有一个时,原副线圈中的电流与匝数存在I1/I2=n2/n1的关系,此式说明原副线圈中的电流成正比,即I1∝I2,而非反比关系。
----
幻灯片 2 当理想变压器的原、副线圈的匝数不变而变压器的
负载发生变化时,确定其他有关物理量的变化时,可依
据以下原则(如图):
(1)输入电压U1决定输出电压U2:这是因为输出电压
U2= U1,当U1不变时,不论负载电阻R变化与否,U2
不会改变。
2. 理想变压器各物理量变化的决定因素
(2)输出电流I2决定输入电流I1:在输入电压U1一定的情况下,输出电压U2也被完全确定。当负载电阻R增大时,I2减小,则I1相应减小;当负载电阻R减小时,I2增大,则I1相应增大。在使用变压器时,不能使变压器次级短路。
(3)输出功率P2决定输入功率P1:理想变压器的输入功率与输出功率相等,即P2=P1。在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R增大时,I2减小,则变压器输出功率P2=I2U2减小,输入功率P1也将相应减小;当负载电阻R减小时,I2增大,变压器的输出功率P2=I2U2增大,则输入功率P1也将增大。
----
幻灯片 3理想变压器规律的应用
【例1】一理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1,原线圈
输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如
图乙所示,P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是
A.副线圈输出电压的频率为50 Hz
B.副线圈输出电压的有效值为31 V
C.P向右移动时,原、副线圈的电流比减小
D.P向右移动时,变压器的输出功率增加
----
幻灯片 4 【解析】由图甲知,原线圈两端输入电压的最大值为U1m=311 V,有效值为U1=U1m/ =220 V,周期为T=2×10-2 s,频率f=1/T=50 Hz,变压器不改变电压的频率,A项正确;由U1/U2=n1/n2知,U2=(n2/n1)U1=22 V,B项错误;变压器原、副线圈的电流比与匝数成反比,由于匝数未变,所以原、副线圈的电流比不变,C项错误;P向右移动时,滑动变阻器的有效阻值减小,副线圈中电流增大,由P2=U2I2知变压器的输出功率增加,D项正确。
(1)变压器只改变交流电的电压与电流,不改交流电的频率。
(2)I1/I2=n2/n1反映了原副线圈中的电流与匝数成反比,而非I1∝1/I2,原副线圈中的电流I1∝I2。
----
幻灯片 5 1
一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 的电阻。则 ( )
A.流过电阻的电流是20 A
B.与电阻并联的电压表的示数是100 V
C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J
D.变压器的输入功率是1×103 W
D
----
幻灯片 6理想变压器的动态问题
【例2】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 、
和理想交流电流表 、 ,导线电阻不计,如图所示。当开关S
闭合后( )
A. 示数变大, 与 示数的比值不变
B. 示数变大, 与 示数的比值变大
C. 示数变小, 与 示数的比值变大
D. 示数不变, 与 示数的比值不变
----
幻灯片 7 【解析】交流电源的电压有效值不变,即V1示数不变,因U1/U2=n1/n2,故V2示数不变,V1与V2示数的比值不变,故D对。S闭合使负载总电阻减小,I2=U2/R,所以I2增大。因I1/I2=n2/n1,所以A1示数增大,A1与A2示数的比值不变,故A对。
分析这类问题的基本思路:
(1)首先抓住各量的决定因素:U1由电源决定,U2由输入电压U1及匝数比决定:U2=(n2/n1)U1;I2由输出电压U2及负载电阻R决定:I2=U2/R;I1由I2及匝数比决定:I1=(n2/n1)I2。
(2)然后利用直流电路中的动态分析方法即可。
----
幻灯片 8 2
如图所示,T为理想变压器,原
线圈接在电压一定的正弦交变电
源上,副线圈电路中接入三个电
阻R1、R2、R3,各电表的电阻影
响不计,当开关S合上时,各电
表的示数变化情况是( )
A.A1示数变大 B.A2示数变大
C.V1示数变小 D.V2示数变大
A B
----
幻灯片 9考点2 远距离输电
1.有关远距离输电问题,应先画出远距离输电的示意图,并将已知量和待求量写在示意图的相应位置。
2.抓住输电的两端——电源和用电器;分析一条线——输电线;研究两次电压变换——升压和降压。
3.以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立回路,各回路分别用欧姆定律,串、并联的特点及电功、电功率等公式进行计算、联系各回路的是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率等于输出功率的关系。
在远距离输电问题中,计算线路功率损耗时应用P损=I线2P线,其原因是I线可以由公式P输=I线U输求出,而P损=U线I线和P损=U线2/R线则不常用,其原因是在一般情况下,U线不易求出,且易将U线和U输相混而造成错误。
----
幻灯片 10远距离输电问题
【例3】发电站的电源通过升压变压器、输电导线和降压变压
器把电能输送到用户,如果升压变压器和降压变压器都可
视为理想变压器。
(1)画出上述输电全过程的原理图;
(2)发电机的输出功率是100 kW,输出电压是250V,升压
变压器的原、副线圈的匝数比为1:25,求升压变压器
的输出电压和输电导线中的电流;
(3)若输电导线中的电功率损失为输电功率的4%,求输电
导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压;
(4)计算降压变压器的输出功率
----
幻灯片 11【解析】(1)如图所示。
(2)对升压变压器,据
公式U1:U2=n1:n2有
U2=U1n2/n1=
25×250 V=6 250 V,
P1=P2,I2=P2/U2= 100 000/6 250 A=16 A。
(3)因为P线=I22R线,又P线=0.04P1,
所以R线=0.04P1/I22=4 000/162 Ω=15.625 Ω。
因为ΔU=U2-U3=I2R线,
所以U3=U2-I2 线=6 250 V-16×15.625 V=6000 V。
(4)P4=P1-P线=0.96P1=0.96×100 000 W=96 kW
求解远距离输电的关键是:
(1)熟悉“交流发电机→升压变压器→输电线→降压变压器→用电户”这一过程。并画出这一过程的示意图,把需要的物理量都标在图中的相应位置上。
(2)把握好远距离输电的基本关系。
----
幻灯片 12 3
某小型水电站的电能输送示
意图如图所示。发电机的输
出电压为200 V,输电线总
电阻为r,升压变压器原副
线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作,则( )
A.n2/n1>n3/n4
B.n2/n1
【点此下载】