第2講-變壓器遠(yuǎn)距離輸電知識點課件

第2講

變壓器遠(yuǎn)距離輸電第2講知識點1理想變壓器Ⅰ1.構(gòu)造和原理(如圖所示)知識點1理想變壓器Ⅰ(1)主要構(gòu)造：由_______、_______和_________組成。(2)工作原理：電磁感應(yīng)的_____現(xiàn)象。2．理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：_______。(2)電壓關(guān)系：為_____變壓器；若n1<n2，為_____變壓器。(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時，_______；有多個副線圈時，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。原線圈副線圈閉合鐵芯互感P入＝P出降壓升壓(1)主要構(gòu)造：由_______、_______和_____3．幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器。電壓互感器：把_______變成_______。電流互感器：把_______變成_______。高電壓低電壓大電流小電流(2)互感器3．幾種常用的變壓器高電壓低電壓大電流小電流(2)互感器知識點2遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ1.輸電過程（如圖所示）知識點2遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ2.電壓損失（1）ΔU=U-U′。(2)ΔU=___。3.功率損失(1)ΔP=P-P′。(2)ΔP=____=________4.輸送電流IRI2R2.電壓損失IRI2R【思考辨析】

（1）變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用。()（2）變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率。()（3）正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時，副線圈兩端無電壓。()【思考辨析】（4）變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之增大。()（5）增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。()（6）高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗。()（7）在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小。()（4）變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之增分析：變壓器是依靠電磁感應(yīng)工作的，恒定不變的電流不能產(chǎn)生變化的磁場，不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件，（1）對；變壓器變壓的原理是互感原理，當(dāng)原線圈變化一個周期時，副線圈也變化一個周期，故原、副線圈磁通量的變化率完全相同，原、副線圈交變電流的頻率也完全相同，（2）錯；副線圈兩端電壓由原、副線圈匝數(shù)比和原線圈兩端電壓共同決定，與副線圈上所接負(fù)載無關(guān)，（3）錯；變壓器副線圈并聯(lián)更多的用分析：變壓器是依靠電磁感應(yīng)工作的，恒定不變的電流不能產(chǎn)電器時，副線圈電流增加，原、副線圈電流之比由匝數(shù)比決定，因此原線圈電流相應(yīng)增加,（4）對；據(jù)P＝I2R可知，在電流I一定的情況下，減小電阻R可以減少電路上的電能損失，而所以增大輸電線橫截面積S可減小電阻R，（5）對；由輸送電功率P＝UI得輸電線損失電功率ΔP＝I2R，可見減小輸電電流可減小電路發(fā)熱損耗，（6）對；在輸送電壓一定時，輸電線上損失電功率故輸送的電功率P越大，電能損失越大，（7）錯。電器時，副線圈電流增加，原、副線圈電流之比由匝數(shù)比決考點1理想變壓器的工作原理和基本量的關(guān)系【考點解讀】1.工作原理深化理解考點1理想變壓器的工作原理和基本量的關(guān)系深化2.理想變壓器及其原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器①沒有能量損失(銅損、鐵損)②沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)

基本關(guān)系功率關(guān)系P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負(fù)載情況、副線圈個數(shù)的多少無關(guān)

電流關(guān)系只有一個副線圈時，電流和匝數(shù)成反比;有多個副線圈時，由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系2.理想變壓器及其原、副線圈基本量的關(guān)系理想①沒有能量損失(基本關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定基頻率原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2【典例透析1】（2012·山東高考改編）圖甲是某燃?xì)鉅t點火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，為交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點燃?xì)怏w。以下判斷正確的是()【典例透析1】（2012·山東高考改編）圖甲是某燃?xì)鉅t點火裝A.電壓表的示數(shù)等于5VB.電壓表的示數(shù)隨時間變化，最大值為C.實現(xiàn)點火的條件是D.實現(xiàn)點火的條件是A.電壓表的示數(shù)等于5V【解題探究】（1）在交流電路中，交流電壓表測量的是交流電壓的_______。（2）變壓器原、副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系:_______。有效值【解題探究】（1）在交流電路中，交流電壓表測量的是交流有效值【解析】選C。由u-t圖像可知最大電壓值為5V，故有效值為交流電壓表測量的是有效值，A、B錯；由變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知，當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V，即C對，D錯?！窘馕觥窟xC。由u-t圖像可知最大電壓值為5V，故有效值【總結(jié)提升】基本量關(guān)系解題的兩點提醒（1）理想變壓器的應(yīng)用中要注意副線圈和原線圈功率相等這個特點，電流關(guān)系的推導(dǎo)是以其為依據(jù)的。（2）變壓器的以上關(guān)系都是根據(jù)“口”字型鐵芯的變壓器推出的。如果變壓器不是“口”字型鐵芯，應(yīng)根據(jù)變壓器的原理及各線圈中磁通量的關(guān)系推導(dǎo)出各物理量的關(guān)系。【總結(jié)提升】基本量關(guān)系解題的兩點提醒【變式訓(xùn)練】(2013·天津高考)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流,通常要通過電流互感器來連接,圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少,工作時電流為Iab,cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多,工作時電流為Icd,為了使電流表能正常工作,則()A.ab接MN、cd接PQ,Iab<IcdB.ab接MN、cd接PQ,Iab>IcdC.ab接PQ、cd接MN,Iab<IcdD.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd【變式訓(xùn)練】(2013·天津高考)普通的【解析】選B。高壓輸電線上的電流大于交流電流表的量程,故應(yīng)用電流互感器將高壓輸電線上的電流降低,由變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系,可以判斷電流互感器與高壓輸電線相連的一側(cè)匝數(shù)少,即ab一側(cè)線圈與MN相連,cd一側(cè)線圈與PQ相連,Iab>Icd,故B對,A、C、D錯?！窘馕觥窟xB。高壓輸電線上的電流大于交流電流表的量程,故應(yīng)用【變式備選】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5,原線圈兩端的交變電壓為氖泡在兩端電壓達(dá)到100V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有()【變式備選】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5,A.開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50HzB.開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為50VC.開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大D.開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變A.開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50Hz【解析】選B。由于副線圈電壓由原線圈決定，則不論負(fù)載如何變化，電壓表的讀數(shù)不變，始終為有效值100V，B正確，C錯誤；交流電每個周期內(nèi)氖泡發(fā)光兩次，每秒發(fā)光100次，則氖泡發(fā)光頻率為100Hz，A錯誤；開關(guān)斷開后，負(fù)載電阻增大、電流減小，則變壓器的輸出功率減小，D錯誤?！窘馕觥窟xB。由于副線圈電壓由原線圈決定，則不論負(fù)載如何變化考點2理想變壓器的動態(tài)分析【考點解讀】常見的理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。解題技巧考點2理想變壓器的動態(tài)分析解題技巧1．匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)(1)U1不變，根據(jù)輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變。(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時，I2變化，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化。(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2，可以判斷P1的變化。1．匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)2．負(fù)載電阻不變的情況(如圖所示)(1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化。(2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化。(3)根據(jù)和P1＝P2，可以判斷P2變化時，P1發(fā)生變化，U1不變時，I1發(fā)生變化。2．負(fù)載電阻不變的情況(如圖所示)【典例透析2】如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為則()【典例透析2】如圖所示，理想變壓A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22VB．當(dāng)時，電壓表V0的讀數(shù)為156VC．單刀雙擲開關(guān)與a連接，當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)變小D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變小A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22V【解題探究】（1）請分析當(dāng)開關(guān)接a時，滑片P上移，負(fù)載電阻如何變化？原、副線圈的電壓如何變化？提示：①負(fù)載電阻變大。②原、副線圈電壓不變。（2）請分析當(dāng)開關(guān)由a扳向b時，原、副線圈電壓的變化。提示：①原線圈電壓不變。②副線圈電壓變大。【解題探究】（1）請分析當(dāng)開關(guān)接a時，滑片P上移，負(fù)載電阻如【解析】選C。原線圈輸入電壓的有效值為220V，由電壓比及電表測得的有效值可知，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，副線圈輸出電壓U2＝22V，而U2＝UR0＋UV1，所以電壓表V1的示數(shù)小于22V，A錯；由瞬時值表達(dá)式可知當(dāng)時，電壓瞬時值為V，即156V，而電壓表示數(shù)為有效值，則電壓表V0的讀數(shù)為220V，B錯；單刀雙擲開關(guān)與a連接，【解析】選C。原線圈輸入電壓的有效值為220V，由電壓比當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，R接入電路的阻值增大，而U2不變，電流表示數(shù)減小，電壓表V1示數(shù)增大，C對；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，變壓器原線圈匝數(shù)減小，所以副線圈輸出電壓增大，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變大，D錯。當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，R接入電路的阻值增大，而【總結(jié)提升】變壓器動態(tài)問題分析的思路流程【總結(jié)提升】變壓器動態(tài)問題分析的思路流程【變式訓(xùn)練】(2014·漳州模擬)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1,原線圈接交流電源和交流電壓表,副線圈通過電阻為R的導(dǎo)線與熱水器、抽油煙機連接。已知原線圈兩端的電壓保持不變,副線圈上的電壓按圖乙所示規(guī)律變化,現(xiàn)閉合開關(guān)S接通抽油煙機,下列說法正確的是()【變式訓(xùn)練】(2014·漳州模擬)如圖甲所示,理想變壓器原、A.電壓表示數(shù)為220VB.抽油煙機上電壓的瞬時值表達(dá)式為C.熱水器的實際功率減小D.變壓器的輸入功率減小A.電壓表示數(shù)為220V【解析】選C。由圖乙知副線圈的電壓峰值為則電壓表測得原線圈的電壓的有效值為1100V，故選項A錯誤。由圖乙知ω==100πrad/s，初相為0°，故副線圈兩端電壓的瞬時值表達(dá)式為u=Umsin(ωt)=但導(dǎo)線電阻R會分得一部分電壓，抽油煙機獲得的電壓會偏小，故B錯誤。對副線圈接通抽油煙機后，總電阻減小，總電流增大，熱水器的電壓U=U2-I2R減小，故熱水器的實際功率減小，選項C正確。由P1=P2=U2I2知，輸出功率增大，則輸入功率增大，故選項D錯誤。

【解析】選C。由圖乙知副線圈的電壓峰值為考點3遠(yuǎn)距離輸電問題的分析【考點解讀】1．遠(yuǎn)距離輸電的分析思路對高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”或從“用電器”倒推到“發(fā)電機”的順序一步一步進(jìn)行分析。解題技巧考點3遠(yuǎn)距離輸電問題的分析解題技巧2．遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以圖為例)2．遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以圖為例)(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3。(2)電壓、電流關(guān)系：(3)輸電電流：(4)輸電線上損耗的電功率：當(dāng)輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的。(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3。【典例透析3】一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻為R=1kΩ。到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個正常發(fā)光的燈泡（220V60W）。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則()A.T1原、副線圈電流分別為103A和10AB.T2原、副線圈電壓分別為1.8×105V和220VC.T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1D.有8×104盞燈泡（220V60W）正常發(fā)光【典例透析3】一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，電壓【解題探究】（1）畫出遠(yuǎn)距離輸電的模型圖，并在圖上標(biāo)出各個參量。提示：【解題探究】（1）畫出遠(yuǎn)距離輸電的模型圖，并在圖上標(biāo)出各個參（2）分析升壓變壓器和降壓變壓器的功率和電壓關(guān)系。提示：①功率關(guān)系：P1=P損+P2。②電壓關(guān)系：U2=U損+U3。(3)寫出變壓器原、副線圈的電壓比和電流比。提示：（2）分析升壓變壓器和降壓變壓器的功率和電壓關(guān)系。【解析】選B。遠(yuǎn)距離輸電的模型如圖所示。T1原線圈的電流為輸電線路上損失的功率為選項A錯誤；T1的原、副線圈匝數(shù)【解析】選B。遠(yuǎn)距離輸電的模型如圖所示。比為T1上副線圈的電壓為U2=50U1=2×105V,T2原線圈的電壓為選項B正確；T2上原、副線圈的變壓比為選項C錯誤；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：選項D錯誤。比為T1上副線圈的電壓為U2=【總結(jié)提升】輸電線路功率損失的四種計算方法（1）輸送功率是指升壓變壓器輸出的功率，損失功率是指由于輸電線發(fā)熱而消耗的功率。兩者關(guān)系是P損＝P－P′(P為輸送功率，P′為用戶所得功率)。【總結(jié)提升】輸電線路功率損失的四種計算方法（2）除了利用P損＝P－P′計算輸電線路上的功率損耗外，還可用下列方法計算：①為輸電線路上的電流，R線為線路電阻。②ΔU為輸電線路上損失的電壓，R線為線路電阻。③P損＝ΔUI線，ΔU為輸電線路上損失的電壓，I線為線路上的電流。（2）除了利用P損＝P－P′計算輸電線路上的功率損耗外，還可在遠(yuǎn)距離輸電問題中，計算線路功率損耗時應(yīng)用其原因是I線可以由公式P輸出＝I線U輸出求出，而P損＝ΔUI線和則不常用，其原因是在一般情況下，ΔU不易求出，且易將ΔU和U輸出相混而造成錯誤。在遠(yuǎn)距離輸電問題中，計算線路功率損耗時應(yīng)用【變式訓(xùn)練】(2014·廈門模擬)如圖甲為某水電站的電能輸送示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10,降壓變壓器的副線圈接有負(fù)載R,升壓、降壓變壓器之間的輸電線路的電阻不能忽略,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器左側(cè)輸入如圖乙的交變電壓,下列說法中正確的是()【變式訓(xùn)練】(2014·廈門模擬)如圖甲為某水電站的電能輸送A.交變電流的頻率為100HzB.升壓變壓器副線圈輸出電壓為22VC.只增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)可減少輸電損失D.當(dāng)R減小時,發(fā)電機的輸出功率減小A.交變電流的頻率為100Hz【解析】選C。由圖像可知T=2×10-2s，f=50Hz，A錯。升壓變壓器的輸入電壓有效值U1=220V，由可知U2=2200V，B錯。增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)，U2增大，輸送電流減小，輸電損失電能減小，C對。R減小，輸出功率增大，變壓器的輸入功率增大，發(fā)電機的輸出功率增大，D錯。

【解析】選C。由圖像可知T=2×10-2s，f=50Hz如圖所示，接于理想變壓器中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那么，理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2∶n3為多少？【資源平臺】多線圈變壓器問題如圖所示，接于理想變壓器中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那【規(guī)范解答】燈泡正常發(fā)光，可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3。由變壓器的電壓比公式同理，燈泡正常發(fā)光，功率相等，即PA=PB=PC=PD。由P=I2R，得IA=IB=IC=ID，即I1=I2=I3。由U1I1=U2I2+U3I3得n1I1=n2I2+n3I3，即n1=n2+n3=2n3+n3=3n3,所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1。答案：3∶2∶1【規(guī)范解答】燈泡正常發(fā)光，1.如圖所示，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有理想電壓表和理想電流表?，F(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù)，則()1.如圖所示，一理想變壓器原副線圈A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝V，I＝0.2AD．U＝V，I＝【解析】選A。由變壓原理即電壓表示數(shù)為110V。由P入＝P出，燈泡正常發(fā)光可得P入＝U1I1＝P出＝22W，故A正確。A．U＝110V，I＝0.2A2.(2014·龍巖模擬)如圖所示,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,原線圈接正弦交變電流,副線圈接電動機,電動機線圈電阻為R。當(dāng)輸入端接通電源后,電流表讀數(shù)為I,電動機帶動一質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升。若電動機因摩擦造成的能量損失不計,則圖中電壓表的讀數(shù)為()2.(2014·龍巖模擬)如圖所示,理想變壓器的原、副線圈的【解析】選A。變壓器的輸出功率P出=I22R+mgv由P出=P入=I·U1可得I2=2I，U1=4IR+A正確。【解析】選A。變壓器的輸出功率P出=I22R+mgv3.(2012·福建高考)如圖,理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsinωt,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動變阻器。V1和V2是理想交流電壓表,示數(shù)分別用U1和U2表示;A1和A2是理想交流電流表,示數(shù)分別用I1和I2表示。下列說法正確的是()3.(2012·福建高考)如圖,理想變壓器原線圈輸入電壓u=A.I1和I2表示電流的瞬時值B.U1和U2表示電壓的最大值C.滑片P向下滑動過程中,U2不變、I1變大D.滑片P向下滑動過程中,U2變小、I1變小【解析】選C。交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為有效值,A、B錯。由于輸入端電壓U1和理想變壓器匝數(shù)比不變,所以U2不變?；琍向下滑動過程中,電阻變小,電流I2變大,輸出功率變大,則輸入功率變大,電流I1變大,C對、D錯,故選C。A.I1和I2表示電流的瞬時值4.圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2=5∶1，電阻R=20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光。下列說法正確的是()4.圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2=5∶1，A.輸入電壓u的表達(dá)式B.只斷開S2后，L1、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S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8WA.輸入電壓u的表達(dá)式【解析】選D。由圖乙知周期為0.02s，因此輸入電壓的表達(dá)式A錯；只斷開S2，L1、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(fù)載電阻變大，功率變小，C錯；S1換接到2后，據(jù)得R消耗的功率為0.8W，故選D?！窘馕觥窟xD。由圖乙知周期為0.02s，因此輸入電壓的表達(dá)5.某水電站，用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3×106kW?，F(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是()A.輸電線上輸送的電流大小為2×105AB.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kVC.若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kWD.輸電線上損失的功率為U為輸電電壓，r為輸電線的電阻5.某水電站，用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km【解析】選B。輸出電功率P=3×106kW，輸電電壓U=500kV，則輸電線上輸送的電流大小所以A錯誤；輸電線上由電阻造成的損失電壓U損=Ir=15kV，所以B正確；輸電線上損失的功率所以D錯誤；若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率不可能超過輸出功率，所以C錯誤?！窘馕觥窟xB。輸出電功率P=3×106kW，輸電電壓U=5第2講

變壓器遠(yuǎn)距離輸電第2講知識點1理想變壓器Ⅰ1.構(gòu)造和原理(如圖所示)知識點1理想變壓器Ⅰ(1)主要構(gòu)造：由_______、_______和_________組成。(2)工作原理：電磁感應(yīng)的_____現(xiàn)象。2．理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：_______。(2)電壓關(guān)系：為_____變壓器；若n1<n2，為_____變壓器。(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時，_______；有多個副線圈時，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。原線圈副線圈閉合鐵芯互感P入＝P出降壓升壓(1)主要構(gòu)造：由_______、_______和_____3．幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器。電壓互感器：把_______變成_______。電流互感器：把_______變成_______。高電壓低電壓大電流小電流(2)互感器3．幾種常用的變壓器高電壓低電壓大電流小電流(2)互感器知識點2遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ1.輸電過程（如圖所示）知識點2遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ2.電壓損失（1）ΔU=U-U′。(2)ΔU=___。3.功率損失(1)ΔP=P-P′。(2)ΔP=____=________4.輸送電流IRI2R2.電壓損失IRI2R【思考辨析】

（1）變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用。()（2）變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率。()（3）正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時，副線圈兩端無電壓。()【思考辨析】（4）變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之增大。()（5）增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失。()（6）高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗。()（7）在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小。()（4）變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之增分析：變壓器是依靠電磁感應(yīng)工作的，恒定不變的電流不能產(chǎn)生變化的磁場，不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件，（1）對；變壓器變壓的原理是互感原理，當(dāng)原線圈變化一個周期時，副線圈也變化一個周期，故原、副線圈磁通量的變化率完全相同，原、副線圈交變電流的頻率也完全相同，（2）錯；副線圈兩端電壓由原、副線圈匝數(shù)比和原線圈兩端電壓共同決定，與副線圈上所接負(fù)載無關(guān)，（3）錯；變壓器副線圈并聯(lián)更多的用分析：變壓器是依靠電磁感應(yīng)工作的，恒定不變的電流不能產(chǎn)電器時，副線圈電流增加，原、副線圈電流之比由匝數(shù)比決定，因此原線圈電流相應(yīng)增加,（4）對；據(jù)P＝I2R可知，在電流I一定的情況下，減小電阻R可以減少電路上的電能損失，而所以增大輸電線橫截面積S可減小電阻R，（5）對；由輸送電功率P＝UI得輸電線損失電功率ΔP＝I2R，可見減小輸電電流可減小電路發(fā)熱損耗，（6）對；在輸送電壓一定時，輸電線上損失電功率故輸送的電功率P越大，電能損失越大，（7）錯。電器時，副線圈電流增加，原、副線圈電流之比由匝數(shù)比決考點1理想變壓器的工作原理和基本量的關(guān)系【考點解讀】1.工作原理深化理解考點1理想變壓器的工作原理和基本量的關(guān)系深化2.理想變壓器及其原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器①沒有能量損失(銅損、鐵損)②沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)

基本關(guān)系功率關(guān)系P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負(fù)載情況、副線圈個數(shù)的多少無關(guān)

電流關(guān)系只有一個副線圈時，電流和匝數(shù)成反比;有多個副線圈時，由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系2.理想變壓器及其原、副線圈基本量的關(guān)系理想①沒有能量損失(基本關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定基頻率原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2【典例透析1】（2012·山東高考改編）圖甲是某燃?xì)鉅t點火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，為交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點燃?xì)怏w。以下判斷正確的是()【典例透析1】（2012·山東高考改編）圖甲是某燃?xì)鉅t點火裝A.電壓表的示數(shù)等于5VB.電壓表的示數(shù)隨時間變化，最大值為C.實現(xiàn)點火的條件是D.實現(xiàn)點火的條件是A.電壓表的示數(shù)等于5V【解題探究】（1）在交流電路中，交流電壓表測量的是交流電壓的_______。（2）變壓器原、副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系:_______。有效值【解題探究】（1）在交流電路中，交流電壓表測量的是交流有效值【解析】選C。由u-t圖像可知最大電壓值為5V，故有效值為交流電壓表測量的是有效值，A、B錯；由變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知，當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V，即C對，D錯?！窘馕觥窟xC。由u-t圖像可知最大電壓值為5V，故有效值【總結(jié)提升】基本量關(guān)系解題的兩點提醒（1）理想變壓器的應(yīng)用中要注意副線圈和原線圈功率相等這個特點，電流關(guān)系的推導(dǎo)是以其為依據(jù)的。（2）變壓器的以上關(guān)系都是根據(jù)“口”字型鐵芯的變壓器推出的。如果變壓器不是“口”字型鐵芯，應(yīng)根據(jù)變壓器的原理及各線圈中磁通量的關(guān)系推導(dǎo)出各物理量的關(guān)系?！究偨Y(jié)提升】基本量關(guān)系解題的兩點提醒【變式訓(xùn)練】(2013·天津高考)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流,通常要通過電流互感器來連接,圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少,工作時電流為Iab,cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多,工作時電流為Icd,為了使電流表能正常工作,則()A.ab接MN、cd接PQ,Iab<IcdB.ab接MN、cd接PQ,Iab>IcdC.ab接PQ、cd接MN,Iab<IcdD.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd【變式訓(xùn)練】(2013·天津高考)普通的【解析】選B。高壓輸電線上的電流大于交流電流表的量程,故應(yīng)用電流互感器將高壓輸電線上的電流降低,由變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系,可以判斷電流互感器與高壓輸電線相連的一側(cè)匝數(shù)少,即ab一側(cè)線圈與MN相連,cd一側(cè)線圈與PQ相連,Iab>Icd,故B對,A、C、D錯?！窘馕觥窟xB。高壓輸電線上的電流大于交流電流表的量程,故應(yīng)用【變式備選】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5,原線圈兩端的交變電壓為氖泡在兩端電壓達(dá)到100V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有()【變式備選】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5,A.開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50HzB.開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為50VC.開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大D.開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變A.開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50Hz【解析】選B。由于副線圈電壓由原線圈決定，則不論負(fù)載如何變化，電壓表的讀數(shù)不變，始終為有效值100V，B正確，C錯誤；交流電每個周期內(nèi)氖泡發(fā)光兩次，每秒發(fā)光100次，則氖泡發(fā)光頻率為100Hz，A錯誤；開關(guān)斷開后，負(fù)載電阻增大、電流減小，則變壓器的輸出功率減小，D錯誤?！窘馕觥窟xB。由于副線圈電壓由原線圈決定，則不論負(fù)載如何變化考點2理想變壓器的動態(tài)分析【考點解讀】常見的理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。解題技巧考點2理想變壓器的動態(tài)分析解題技巧1．匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)(1)U1不變，根據(jù)輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變。(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時，I2變化，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化。(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2，可以判斷P1的變化。1．匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)2．負(fù)載電阻不變的情況(如圖所示)(1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化。(2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化。(3)根據(jù)和P1＝P2，可以判斷P2變化時，P1發(fā)生變化，U1不變時，I1發(fā)生變化。2．負(fù)載電阻不變的情況(如圖所示)【典例透析2】如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為則()【典例透析2】如圖所示，理想變壓A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22VB．當(dāng)時，電壓表V0的讀數(shù)為156VC．單刀雙擲開關(guān)與a連接，當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)變小D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變小A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22V【解題探究】（1）請分析當(dāng)開關(guān)接a時，滑片P上移，負(fù)載電阻如何變化？原、副線圈的電壓如何變化？提示：①負(fù)載電阻變大。②原、副線圈電壓不變。（2）請分析當(dāng)開關(guān)由a扳向b時，原、副線圈電壓的變化。提示：①原線圈電壓不變。②副線圈電壓變大?！窘忸}探究】（1）請分析當(dāng)開關(guān)接a時，滑片P上移，負(fù)載電阻如【解析】選C。原線圈輸入電壓的有效值為220V，由電壓比及電表測得的有效值可知，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，副線圈輸出電壓U2＝22V，而U2＝UR0＋UV1，所以電壓表V1的示數(shù)小于22V，A錯；由瞬時值表達(dá)式可知當(dāng)時，電壓瞬時值為V，即156V，而電壓表示數(shù)為有效值，則電壓表V0的讀數(shù)為220V，B錯；單刀雙擲開關(guān)與a連接，【解析】選C。原線圈輸入電壓的有效值為220V，由電壓比當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，R接入電路的阻值增大，而U2不變，電流表示數(shù)減小，電壓表V1示數(shù)增大，C對；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，變壓器原線圈匝數(shù)減小，所以副線圈輸出電壓增大，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變大，D錯。當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，R接入電路的阻值增大，而【總結(jié)提升】變壓器動態(tài)問題分析的思路流程【總結(jié)提升】變壓器動態(tài)問題分析的思路流程【變式訓(xùn)練】(2014·漳州模擬)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1,原線圈接交流電源和交流電壓表,副線圈通過電阻為R的導(dǎo)線與熱水器、抽油煙機連接。已知原線圈兩端的電壓保持不變,副線圈上的電壓按圖乙所示規(guī)律變化,現(xiàn)閉合開關(guān)S接通抽油煙機,下列說法正確的是()【變式訓(xùn)練】(2014·漳州模擬)如圖甲所示,理想變壓器原、A.電壓表示數(shù)為220VB.抽油煙機上電壓的瞬時值表達(dá)式為C.熱水器的實際功率減小D.變壓器的輸入功率減小A.電壓表示數(shù)為220V【解析】選C。由圖乙知副線圈的電壓峰值為則電壓表測得原線圈的電壓的有效值為1100V，故選項A錯誤。由圖乙知ω==100πrad/s，初相為0°，故副線圈兩端電壓的瞬時值表達(dá)式為u=Umsin(ωt)=但導(dǎo)線電阻R會分得一部分電壓，抽油煙機獲得的電壓會偏小，故B錯誤。對副線圈接通抽油煙機后，總電阻減小，總電流增大，熱水器的電壓U=U2-I2R減小，故熱水器的實際功率減小，選項C正確。由P1=P2=U2I2知，輸出功率增大，則輸入功率增大，故選項D錯誤。

【解析】選C。由圖乙知副線圈的電壓峰值為考點3遠(yuǎn)距離輸電問題的分析【考點解讀】1．遠(yuǎn)距離輸電的分析思路對高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”或從“用電器”倒推到“發(fā)電機”的順序一步一步進(jìn)行分析。解題技巧考點3遠(yuǎn)距離輸電問題的分析解題技巧2．遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以圖為例)2．遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系(以圖為例)(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3。(2)電壓、電流關(guān)系：(3)輸電電流：(4)輸電線上損耗的電功率：當(dāng)輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的。(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P損＋P3。【典例透析3】一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻為R=1kΩ。到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個正常發(fā)光的燈泡（220V60W）。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則()A.T1原、副線圈電流分別為103A和10AB.T2原、副線圈電壓分別為1.8×105V和220VC.T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1D.有8×104盞燈泡（220V60W）正常發(fā)光【典例透析3】一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，電壓【解題探究】（1）畫出遠(yuǎn)距離輸電的模型圖，并在圖上標(biāo)出各個參量。提示：【解題探究】（1）畫出遠(yuǎn)距離輸電的模型圖，并在圖上標(biāo)出各個參（2）分析升壓變壓器和降壓變壓器的功率和電壓關(guān)系。提示：①功率關(guān)系：P1=P損+P2。②電壓關(guān)系：U2=U損+U3。(3)寫出變壓器原、副線圈的電壓比和電流比。提示：（2）分析升壓變壓器和降壓變壓器的功率和電壓關(guān)系?！窘馕觥窟xB。遠(yuǎn)距離輸電的模型如圖所示。T1原線圈的電流為輸電線路上損失的功率為選項A錯誤；T1的原、副線圈匝數(shù)【解析】選B。遠(yuǎn)距離輸電的模型如圖所示。比為T1上副線圈的電壓為U2=50U1=2×105V,T2原線圈的電壓為選項B正確；T2上原、副線圈的變壓比為選項C錯誤；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：選項D錯誤。比為T1上副線圈的電壓為U2=【總結(jié)提升】輸電線路功率損失的四種計算方法（1）輸送功率是指升壓變壓器輸出的功率，損失功率是指由于輸電線發(fā)熱而消耗的功率。兩者關(guān)系是P損＝P－P′(P為輸送功率，P′為用戶所得功率)?！究偨Y(jié)提升】輸電線路功率損失的四種計算方法（2）除了利用P損＝P－P′計算輸電線路上的功率損耗外，還可用下列方法計算：①為輸電線路上的電流，R線為線路電阻。②ΔU為輸電線路上損失的電壓，R線為線路電阻。③P損＝ΔUI線，ΔU為輸電線路上損失的電壓，I線為線路上的電流。（2）除了利用P損＝P－P′計算輸電線路上的功率損耗外，還可在遠(yuǎn)距離輸電問題中，計算線路功率損耗時應(yīng)用其原因是I線可以由公式P輸出＝I線U輸出求出，而P損＝ΔUI線和則不常用，其原因是在一般情況下，ΔU不易求出，且易將ΔU和U輸出相混而造成錯誤。在遠(yuǎn)距離輸電問題中，計算線路功率損耗時應(yīng)用【變式訓(xùn)練】(2014·廈門模擬)如圖甲為某水電站的電能輸送示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10,降壓變壓器的副線圈接有負(fù)載R,升壓、降壓變壓器之間的輸電線路的電阻不能忽略,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器左側(cè)輸入如圖乙的交變電壓,下列說法中正確的是()【變式訓(xùn)練】(2014·廈門模擬)如圖甲為某水電站的電能輸送A.交變電流的頻率為100HzB.升壓變壓器副線圈輸出電壓為22VC.只增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)可減少輸電損失D.當(dāng)R減小時,發(fā)電機的輸出功率減小A.交變電流的頻率為100Hz【解析】選C。由圖像可知T=2×10-2s，f=50Hz，A錯。升壓變壓器的輸入電壓有效值U1=220V，由可知U2=2200V，B錯。增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)，U2增大，輸送電流減小，輸電損失電能減小，C對。R減小，輸出功率增大，變壓器的輸入功率增大，發(fā)電機的輸出功率增大，D錯。

【解析】選C。由圖像可知T=2×10-2s，f=50Hz如圖所示，接于理想變壓器中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那么，理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2∶n3為多少？【資源平臺】多線圈變壓器問題如圖所示，接于理想變壓器中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那【規(guī)范解答】燈泡正常發(fā)光，可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3。由變壓器的電壓比公式同理，燈泡正常發(fā)光，功率相等，即PA=PB=PC=PD。由P=I2R，得IA=IB=IC=ID，即I1=I2=I3。由U1I1=U2I2+U3I3得n1I1=n2I2+n3I3，即n1=n2+n3=2n3+n3=3n3,所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1。答案：3∶2∶1【規(guī)范解答】燈泡正常發(fā)光，1.如圖所示，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比