變壓器電能的輸送

1、變壓器電能的輸送word 文檔可編輯知識點一、理想變壓器1 .構造(如圖10-2- 1所示)變壓器由原線圈、畐U線圈和閉合鐵芯組成.2.基本關系(1)電壓關系:U1 n1U2 n2.鐵芯功率關系：P入=卩出_電流關系：只有一個副線圈時:11 = n212 = n1.有多個畐U線圈時， U1|1= U2I2+ U3I3+-+ UnIn.知識點二、 遠距離輸電1 .輸電過程(如圖10-2 2所示)圖 10 2 22. 電壓損失(1) AU = U U '(2) AU = IR3. 功率損失,2 P 2(1) AP= P P'(2) AP = I2R= Q)2R4. 減少輸電線上電能

2、損失的方法(1) 減小輸電線的電阻 R線：由只線=總知，可采用加大導線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導線.(2) 減小輸電導線中的電流：在輸電功率一定的情況下，根據(jù)P = UI，要減小電流，必須提高輸電電壓1在變電站里，經(jīng)常要用交流電表監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流所用的器材叫電流互感器，如下圖所示中，能正確反映其工作原理的是（）【解析】電流互感器的工作目的是把大電流變?yōu)樾‰娏?，因此原線圈的匝數(shù)少、副線圈的匝數(shù)多,監(jiān)測每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中.【答案】A2.（2012 新課標全國高考）自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分一升壓式自耦調壓變壓器的電路如圖10- 2-3所

3、示，其副線圈匝數(shù)可調已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上.當變壓器輸出電壓調至最大時，負載R上的功率為2.0kW.設 此時原線圈中電流有效值為11,負載兩端電壓的有效值為 U2,且變壓器是理想的，則 U2和11分別約 為（）A . 380 V 和 5.3 AB . 380 V 和 9.1 AC . 240 V 和 5.3 AD . 240 V 和 9.1 A【解析】根據(jù)理想變壓器電壓比關系U1U2n1 n2,代入數(shù)據(jù)解得副線圈兩端的電壓有效值U2= 380 V,因理想變壓器原、畐U線圈輸入和輸出的功率相等，即P入=P出=U1I1，解得11 =2

4、 X103220 A &9.1 A，選項B正a的輸出電確，選項A、C、D錯誤.【答案】 B3 .圖10- 2 4是遠距離輸電的示意圖，下列說法正確的是（）A . a是升壓變壓器，b是降壓變壓器B . a是降壓變壓器，b是升壓變壓器C . a的輸出電壓等于b的輸入電壓D . a的輸出電壓等于輸電線上損失的電壓【解析】遠距離輸電先升壓，再降壓，選項壓等于b的輸入電壓與損失的電壓之和，選項C、D均錯.【答案】 A4 如圖10 2 5所示，一理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比為1, 正弦交流電源的內阻不計，電阻Ri = R2= 4 Q, R2消耗的功率為P2= 100 W，則()A Ri消耗的功率為1

5、00 WB R1、R2中的電流之比為1 : 5C .原線圈兩端電壓的最大值為100 VD .交流電源的輸出功率等于100 W【解析】由變壓器的功率關系和R1、R2中的電流之比為1 : 5, R2中電流為1 A,消耗的功率為4 W,選項B正確，A錯誤；副線圈的輸出電壓為20 V，原線圈兩端電壓的有效值為100 V，最大值為141 V ,交流電源的輸出功率等于兩電阻消耗功率之和，為104 W，選項C、D 錯誤.【答案】 B理想變壓器基本關系的應用1關于理想變壓器的四點說明(1) 變壓器不能改變直流電壓.(2) 變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率.(3) 理想變壓器本身不消耗

6、能量.(4) 理想變壓器基本關系中的U1、U2、|1、|2均為有效值.2. 理想變壓器的三個制約關系(1) 輸入電壓U1決定輸出電壓U2.輸出電流|2決定輸入電流|1.(3) 輸出功率P2決定輸入功率P1.例題1.如圖10 2 6所示，一理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1= 1100匝，副線圈的匝數(shù) n2= 220匝，交流電源的電壓 u= 220.'2sin(100 n)V, R為負載電阻，電壓表、電流表均為理想電表，則下列說法中正確的是()A .交流電的頻率為100 HzB .電壓表的示數(shù)為44 VC.電流表A1的示數(shù)大于電流表 A 2的示數(shù)D .變壓器的輸入功率大于輸出功率【解析】由交流電

7、源的電壓 u = 220 '2sin (100 n) V，可得交流電的頻率為50 Hz，選項A錯誤.變壓器輸入電壓為220 V，由變壓公式知變壓器輸出電壓為44 V，電壓表的示數(shù)為 44 V，選項B正確.根據(jù)變壓器電流關系知，電流表 A1的示數(shù)小于電流表 A2的示數(shù)，選項C錯誤.根據(jù)理想變壓器功率關系知, 變壓器的輸入功率等于輸出功率，選項D錯誤.【答案】B【遷移應用】1. (多選)如圖10 2 7理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為 4 : 1,原線圈接入一電壓為 u = U0S in cot的交流電源，副線圈接一個 R= 27.5Q的負載電阻.若 U0= 220.2V, «= 1

8、00 nrad/s，則下述結論正確的是 ()A .副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 V1B 副線圈中輸出交流電的周期為喬廠s100 nC 原線圈中電流表的讀數(shù)為 0.5 AD 原線圈中的輸入功率為110 .-'2 W【解析】副線圈中電壓表讀數(shù)為副線圈電壓的有效值5= n2U0 = 55 v, A對.副線圈中交流電的 p2 n1周期等于原線圈中交流電源電壓的周期T =弩=50 s, B錯.原線圈中的電流11=罟2 = R2 = 0.5 A, C對原線圈中的輸入功率 P= U011 = 110 W, D錯.【答案】AC變壓器的動態(tài)分析問題含有變壓器的動態(tài)電路分析，一是要符合變壓器的基本規(guī)律（電壓

9、、電流、功率關 系）;二是要遵循歐姆定律.首先確定是哪些量在變，哪些量不變，然后根據(jù)相應的規(guī)律判定，具體問題具體分析.例題2.（選）如圖10-2-8所示，變壓器初級線圈接電壓一定的交流電，在下列措施中，能使原線圈所接電流表示數(shù)變小的是（）A .只將S1從2撥向1B .只將S2從4撥向3C .只將S3從閉合改為斷開D .只將滑動變阻器R3的滑動觸頭下移【解析】只將開關S1從2撥向1時，原線圈的匝數(shù)變少，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，副線圈上的電壓增大，則副線圈上的電流增大，所以原線圈上的電流也增大，故A錯誤;只將的匝數(shù)減少，則副線圈上的電壓減小，電流減小，所以原線圈的電流也減小，故S2從4撥向3時，副線

10、圈B正確；只將S3從閉合改為斷開時，畐U線圈上的電阻增大，電流減小，所以原線圈的電流也減小，故C正確；只將滑動變阻器R3滑動觸頭下移時，副線圈的電阻減小，則電流增大，原線圈的電流也增大，故D錯誤.【答案】BC【遷移應用】2.（ 多選）（2013 廣末）用電高峰期，電燈往往會變暗，其原理可簡化為如下物理問題.如圖10-2-9，理想變壓器的副線圈上，通過輸電線連接兩只相同的燈泡Li和L2，輸電線的等效電阻為 R,原線圈輸入有效值恒定的交流電壓，當開關S閉合時，以下說法正確的是 ()A .燈泡Li兩端的電壓減小B 電阻R兩端的電壓增大C 副線圈輸出電壓減小D 原線圈輸入功率減小【解析】當開關S閉合時

11、，輸電線上電流增大，電阻R兩端的電壓增大，燈泡 Li兩端的電壓減小,選項 A、B 正確.副線圈輸出電壓不變，原線圈輸入功率增大，選項C、D 錯誤.【答案】 AB遠距離輸電問題1輸電線路的特點和組成 為了減少遠距離輸電過程中的電能損失，一般采用高壓輸電的模式，先用升壓變壓器將電壓升高，將電輸送到用電區(qū)后，再用降壓變壓器將高電壓變成用電器所需的電壓值，如圖10-2 10為輸電過程的示意圖.圖 10- 2- 102. 輸電過程的電壓關系和功率關系(1) 輸電過程的電壓關系輸電過程功率的關系Q, 升壓變壓器匝數(shù)比為1例題3.學校有一臺應急備用發(fā)電機，內阻為r = 122 X 6 X 40 W = 5

12、280W.4,降壓變壓器的匝數(shù)比為 4 : 1，輸電線的總電阻為 R= 4 Q,全校22個教室，每個教室用“ 220 V 40 W”的燈6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，如圖10-2 11所示，求：(1) 發(fā)電機的輸出功率多大？(2) 發(fā)電機的電動勢多大？(3) 輸電線上損耗的電功率多大？【解析】(1)所有燈都正常工作的總功率為：用電器總電流為l2'= P2= 5280 A = 24 A.I2 '輸電線上的電流 丨1= Ir= l2= 6 A.4降壓變壓器上 U2= 4U2= 880 V.輸電線上的電壓損失為U r= |rR= 24 V.因此升壓變壓器的輸出電壓為UJ= Ur + U

13、2= 904 V.輸入電壓為U i =U1'226 V.輸入電流為Ii = 4li'= 24 A.所以發(fā)電機的輸出功率為P出=Ui|i= 5 424 W.(2) 發(fā)電機的電動勢 E= Ui + lir = 250 V.(3) 輸電線上損耗的電功率Pr= IRR= i44 W.【答案】(i)5 424W (2)250 V (3)i44 W【遷移應用】3. ( 多 選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖iO 2- i2所示，發(fā)電機的輸出電壓為 220V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為ni、n2.降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)要使額定電壓

14、為220 V的用電器正常工作，則()圖 i0 2 i2niA.n2=n4n3B 通過升壓變壓器原、副線圈電流的頻率不同C 升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率D 若n2增大，則輸電線上損失的電壓減小【解析】要使額定電壓為220 V的用電器正常工作， 斗V巴，選項A錯誤；通過升壓變壓器原、副n2 n3線圈電流的頻率相同，選項 B錯誤；由于輸電線發(fā)熱損失，升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率，選項C正確若n2增大，則輸電線上電流減小，損失的電壓減小，選項【答案】 CD失分點：交變電流和變壓器綜合分析不準確例題 (20ii 福建高D正確.甲考)圖i0 2 i3甲中理想變壓器原、副線圈

15、的匝數(shù)之比ni:n2 = 5:1電阻R= 20Q, Li、L 2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，Si為單刀雙擲開關原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示現(xiàn)將 Si接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光.下列說法正確的是 ()A .輸入電壓u的表達式u= 20 _：2sin(50 n) VB 只斷開S2后，Li、L2均正常發(fā)光C 只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D .若Si換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W【失誤原因分析】(i)不能根據(jù)圖象信息正確得到瞬時值表達式.含變壓器的交變電路的動態(tài)分析出現(xiàn)失誤.【解析】由圖乙知周期為0.02 s,因此輸入電壓的表達式為u= 20 '2sin(i00 n) V , A錯；只斷開S2,Li、L2兩端的電壓小于額定電壓，都不能正常發(fā)光，B錯；只斷開S2，負載電阻變大，功率變小，C錯；Si換接到2后，據(jù)P = 出和9入=馬得R消耗的功率為0.8 W，故選D.R U 出 n2【答案】 D【即學即用】(20i2 福 建 高 考)如圖i0 2-i4所示，理想變壓器原線圈輸入電壓 u= Umsincot，畐U線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器.O Vi和O V2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用 Ui和U2表示