屆高考物理一輪復習專題課件：13專題2變壓器《電能的輸送》

1、專題二變壓器電能的輸送專題二變壓器電能的輸送知識自主知識自主梳理梳理一、變壓器的構造、原理和基本公式一、變壓器的構造、原理和基本公式1構造和原理構造和原理(如右圖如右圖)(1)主要構造：由主要構造：由 、 和和 組組成成(2)工作原理：電磁感應工作原理：電磁感應 現(xiàn)象現(xiàn)象原線圈原線圈副線圈副線圈閉合鐵芯閉合鐵芯互感互感2基本關系式基本關系式(1)電壓關系：電壓關系： ，若，若n1n2，為，為 變壓器若變壓器若n1n2，為為 變壓器變壓器(2)電流關系：電流關系： ，注意電流比和匝數(shù)比，注意電流比和匝數(shù)比成成 3幾種常用的變壓器幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器自耦變壓器也叫也叫 變壓器變壓器(2

2、)互感器互感器電壓互感器，用來把高電壓變成電壓互感器，用來把高電壓變成 電流互感器，用來把大電流變成電流互感器，用來把大電流變成 降壓降壓升壓升壓反比反比調壓調壓低電壓低電壓小電流小電流 重點辨析重點辨析(1)變壓器不能應用在直流電路上，因為變壓器應用電變壓器不能應用在直流電路上，因為變壓器應用電磁感應的互感現(xiàn)象磁感應的互感現(xiàn)象(2)變壓器只能改變交流電的電壓和電流，不能改變交變壓器只能改變交流電的電壓和電流，不能改變交流電的頻率和功率流電的頻率和功率二、遠距離輸電二、遠距離輸電1功率損失及減小損失的方法功率損失及減小損失的方法(1)設輸電電流為設輸電電流為I，輸電線的電阻為，輸電線的電阻為R

3、，則功率損失，則功率損失P .(2)減小功率損失的方法：減小功率損失的方法：減小輸電線的電阻：選擇減小輸電線的電阻：選擇 小的材料，增大導小的材料，增大導線的線的 提高輸電電壓：在輸出功率一定的條件下，提高輸提高輸電電壓：在輸出功率一定的條件下，提高輸電電壓，減小電電壓，減小 ，從而減小輸電線上的，從而減小輸電線上的 2電壓損失：電壓損失：U ，減小功率損失和電壓損失，減小功率損失和電壓損失，都要求提高都要求提高 ，減小，減小 I2R電阻率電阻率橫截面積橫截面積輸電電流輸電電流電能損失電能損失IR輸電電壓輸電電壓輸電電流輸電電流 重點辨析重點辨析(1)減小輸電線電阻，需增加導線橫截面積，而且效

4、果減小輸電線電阻，需增加導線橫截面積，而且效果不好不好(2)利用變壓器提高輸電電壓，采用高壓輸電，對于減利用變壓器提高輸電電壓，采用高壓輸電，對于減小功率損失和電壓損失效果很好，所以是經常采用的方法小功率損失和電壓損失效果很好，所以是經常采用的方法方法規(guī)律方法規(guī)律歸納歸納一、理想變壓器原、副線圈基本量的關系一、理想變壓器原、副線圈基本量的關系1基本關系基本關系理想條件理想條件(1)沒有能量損失沒有能量損失(2)沒有磁通量損失沒有磁通量損失基本基本關系關系功率功率關系關系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率P入入P出出電壓電壓關系關系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)

5、比，公式：原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，公式：U1/U2n1/n2，與負載、副線圈的個數(shù)無關，與負載、副線圈的個數(shù)無關電流電流關系關系(1)只有一個副線圈時：只有一個副線圈時：I1/I2n2/n1(2)有多個副線圈時：由有多個副線圈時：由P入入P出出得得I1U1I2U2I3U3InUn或或I1n1I2n2I3n3Innn頻率頻率關系關系f1f2(變壓器不改變交流電的頻率變壓器不改變交流電的頻率)2.相互制約關系相互制約關系(1)輸入電壓輸入電壓U1決定輸出電壓決定輸出電壓U2.(2)輸出功率輸出功率P2決定輸入功率決定輸入功率P1.(3)輸出電流輸出電流I2決定輸入電流決定輸入電流I1. 特別

6、提醒特別提醒變壓器動態(tài)變化問題需注意以下兩點：變壓器動態(tài)變化問題需注意以下兩點：(1)抓住變量與不變量抓住變量與不變量原線圈的端電壓原線圈的端電壓U1是不變的，其值由電源決定，與是不變的，其值由電源決定，與n1、n2無關當滑片靜止不動時，負載電阻不變無關當滑片靜止不動時，負載電阻不變(2)搞清各物理量之間的相互制約關系搞清各物理量之間的相互制約關系U2由由U1和匝數(shù)比決定；和匝數(shù)比決定；I1由由I2和匝數(shù)比決定；和匝數(shù)比決定；P1由由P2決決定定一、遠距離高壓輸電問題分析一、遠距離高壓輸電問題分析1輸電線路輸電線路(如下圖如下圖)2分析順序分析順序(1)可以按可以按“發(fā)電機發(fā)電機升壓變壓器升壓

7、變壓器輸電線輸電線降壓變壓降壓變壓器器用電器用電器”分析分析(2)也可以從也可以從“用電器用電器”到到“發(fā)電機發(fā)電機”的順序分析的順序分析4解題步驟解題步驟(1)畫出輸電線路圖，將已知量和未知量標在圖中相應畫出輸電線路圖，將已知量和未知量標在圖中相應位置；位置；(2)以升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈為參考將輸以升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈為參考將輸電線路劃分為幾個獨立回路；電線路劃分為幾個獨立回路；(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式等確根據(jù)串并聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路電學量之間的關系；定各部分回路電學量之間的關系；(4)根據(jù)升壓、降壓原、副線圈的電壓、

8、電流關系和功根據(jù)升壓、降壓原、副線圈的電壓、電流關系和功率關系列式求解率關系列式求解.真題典例真題典例探究探究題型題型1變壓器動態(tài)分析問題變壓器動態(tài)分析問題【例例1】如右圖所示為一理想變壓器，如右圖所示為一理想變壓器，S為雙擲開關，為雙擲開關，P為滑動變阻器的滑動觸頭，為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電為加在原線圈兩端的交變電壓，壓，I1為原線圈中的電流，則為原線圈中的電流，則()A保持保持U1及及P的位置不變，的位置不變，S由由a接到接到b時，時，I1增大增大B保持保持U1及及P的位置不變，的位置不變，S由由b接到接到a時，時，R消耗的功消耗的功率減小率減小C保持保持U1不

9、變，不變，S接在接在a處，使處，使P上滑時，上滑時，I1增大增大D保持保持P的位置不變，的位置不變，S接在接在a處，當處，當U1增大時，增大時，I1增增大大【答案答案】ABD【方法歸納方法歸納】關于理想變壓器的動態(tài)分析問題大致關于理想變壓器的動態(tài)分析問題大致有兩種情況：有兩種情況：負載電阻不變，原副線圈負載電阻不變，原副線圈 的電壓的電壓U1、U2，電流，電流I1、I2，功率功率P1、P2隨匝數(shù)比變化而變化的情況；匝數(shù)比不變，上隨匝數(shù)比變化而變化的情況；匝數(shù)比不變，上述各量隨負載電阻的變化而變化的情況述各量隨負載電阻的變化而變化的情況無論哪種情況，處理此類問題的關鍵都是要分清變量無論哪種情況，

10、處理此類問題的關鍵都是要分清變量和不變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制和不變量，弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制約關系約關系(即即“誰決定誰誰決定誰”)U2由由U1和匝數(shù)比決定：和匝數(shù)比決定：I2由由U2和和P2決定；決定；I1由由I2和匝數(shù)比決定和匝數(shù)比決定【備選例題備選例題1】(2009江蘇單科江蘇單科)如圖所示，理想變壓如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為器的原、副線圈匝數(shù)比為1 5，原線圈兩端的交變電壓為，原線圈兩端的交變電壓為u20 sin 100t V氖泡在兩端電壓達到氖泡在兩端電壓達到100 V時開始發(fā)時開始發(fā)光下列說法中正確的有光下列說法中正確的有(

11、)A. 開關接通后，氖泡的發(fā)光頻率為開關接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100 HzB. 開關接通后，電壓表的示數(shù)為開關接通后，電壓表的示數(shù)為100 VC. 開關斷開后，電壓表的示數(shù)變大開關斷開后，電壓表的示數(shù)變大D. 開關斷開后，變壓器的輸出功率不變開關斷開后，變壓器的輸出功率不變【答案答案】AB題型題型2變壓器原理的拓展應用變壓器原理的拓展應用【例例2】如右圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比如右圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1 n2 n344 3 1，原線圈兩端輸入電壓，原線圈兩端輸入電壓U1220V，在變壓器輸出端如何連接可使在變壓器輸出端如何連接可使“20V,10W”燈泡燈泡L1正常發(fā)光

12、？正常發(fā)光？如何連接可使如何連接可使“10V,5W”燈泡燈泡L2正常發(fā)光？通過計算，分別正常發(fā)光？通過計算，分別畫出連接圖畫出連接圖(4)如何連接可使如何連接可使“10V,5W”燈泡燈泡L2正常發(fā)光？答如圖正常發(fā)光？答如圖所示所示【答案答案】見解析圖見解析圖 思維拓展思維拓展上例中將例上例中將例2圖改為下圖，又將如何連接才能使圖改為下圖，又將如何連接才能使“20V,10W”和和“10V,5W”燈正常發(fā)光？燈正常發(fā)光？【答案答案】如圖所示如圖所示【備選例題備選例題2】如右圖所示為由一個原線圈如右圖所示為由一個原線圈n1和兩個和兩個副線圈副線圈n2、n3組成的理想變壓器，已知組成的理想變壓器，已知

13、n1 n2 n34 2 1，電阻電阻R3，副線圈，副線圈n2接接2個個“6V,6W”燈泡，副線圈燈泡，副線圈n3接接4個個3W的燈泡，所有燈泡均正常發(fā)光，求電源的輸出功率的燈泡，所有燈泡均正常發(fā)光，求電源的輸出功率【答案答案】36W題型題型3遠距離輸電問題遠距離輸電問題【例例3】如下圖所示，某村在距村莊較遠的地方修建如下圖所示，某村在距村莊較遠的地方修建了一座小型水電站，發(fā)電機輸出功率為了一座小型水電站，發(fā)電機輸出功率為9kW，輸出電壓為，輸出電壓為500V，輸電線的總電阻為，輸電線的總電阻為10，允許線路損耗的功率為輸出，允許線路損耗的功率為輸出功率的功率的4%.求：求：(1)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送，村民和村辦小若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送，村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少？企業(yè)得到的電壓和功率是多少？(2)用如圖所示的電路輸電，若村民和村辦小企業(yè)需要用如圖所示的電路輸電，若村民和村辦小企業(yè)需要220V電壓時，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的電壓時，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少？匝數(shù)比各為多少？(不計變壓器的損耗不計變壓器的損耗)【答案答案】(1)320V5760W(2)1 372 11【備選例題備選例題3】某電站輸送電壓為某電站