资源简介 (共25张PPT)学霸推荐变压器与远距离输电知识体系梳理优秀同龄人的陪伴 让你的青春少走弯路变压器和远距离输电部分是选修3-2的重点内容,主要考察内容就是理想变压器的理解和动态电路中的应用,同学要重视条件和特点,在这个基础上进行题型巩固。使用说明-内容说明01目 录梳理知识体系CONTENTS02解决经典问题实例PA RT 1梳理知识体系DREAM OF THE FUTURE变压器与远距离输电大 致 框 架理想变压器远距离输电变压器与远距离输电考点变压器与远距离输电大 致 框 架1.构造和原理(1)构造:如图1所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。(2)原理:电磁感应的互感现象。理想变压器变压器与远距离输电大 致 框 架1.输电过程远距离输电2.电压损失(1)ΔU=U-U′(2)ΔU=IR3.功率损失(1)ΔP=P-P′(2)ΔP=I2R=(ΔU2)/R4.输送电流(1)I=P/U。(2)I=(U-U')/R变压器与远距离输电大 致 框 架理想变压器基本规律的应用理想变压器的动态分析远距离输电考点变压器与远距离输电大 致 框 架理想变压器以及原、副线圈基本量的关系理想变压器基本规律的应用变压器与远距离输电大 致 框 架常见的两种情况常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种:匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。理想变压器的动态分析含有变压器的动态电路问题的解题思路:变压器与远距离输电大 致 框 架远距离输电问题的“三二二”1.理清三个回路回路1:发电机回路。该回路中,通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机;线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机;线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机。远距离输电回路2:输送电路。I =I =I ,U =U +ΔU,P =ΔP+P 。223R23回路3:输出电路。I =I ,U =U ,P =P 。34用4用4用变压器与远距离输电知识树原图PA RT 2利用知识体系框架来解题此部分务必观看视频讲解DREAM OF THE FUTURE经典例题1一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220 V交变电流改变为110 V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为( )A.200 B.400 C.1600 D.3200答案解析1答案解析:根据变压器的变压规律U /U =n /n 得,n =n =110/220×800212121=400匝,故选项B正确。经典例题2自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图3所示,其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝;原线圈为1100匝,接在有效值为220 V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0 kW。设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U ,且变压器是理想的,则U 和I 分别约为( )22 1A.380 V和5.3 AC.240 V和5.3 AB.380 V和9.1 AD.240 V和9.1 A答案解析2答案解析:对理想变压器有U =n U /n =380 V,由P =I U 得I =P /U2 2 2 2 2 22 2 1 1=2000/380A≈5.3A。依据I /I =n /n 得I =n /n I =1900×5.3/1100A≈9.1A,1 2 2 1 1 2 1 2故只有选项B正确。经典例题3如图所示,有一自耦变压器接在稳定的交流电源上,V 、V 为理想电压表。21下列说法中正确的是( )A.若F不动,滑片P向上滑动时,V 示数变大,V 示数变小21B.若F不动,滑片P向上滑动时,灯泡消耗的功率变小C.若P不动,滑片F向下移动时,V 示数不变,V 示数增大21D.若P不动,滑片F向下移动时,灯泡消耗的功率变小答案解析3答案解析:电压表V1的示数由交流电源决定,与其他因素无关,A项错误;F不动,变压器输出电压不变,滑片P上滑,副线圈电路总电阻减小,由欧姆定律可知,电流增大,灯泡L功率增大,B项错误;若滑片P不动,F下移,副线圈匝数n 减小,由变压规律U /U =I /I 可知,22211输出电压U2减小,由欧姆定律可知,电路总电流减小,故灯泡消耗功率减小、滑动变阻器两端电压减小,C项错误,D项正确。经典例题4答案解析4PA RT 3回顾落实DREAM OF THE FUTURE要点①理想变压器的特点和电压规律与电流规律;②远距离输电的电功率损耗和电压损耗;③理想变压器动态电路的特点与应用。提醒①远距离输电过程中,次级线圈的电压和线圈中阻值两端的电压不相同;②要注意决定关系,电压上级决定下级,电流和功率由下级决定上级。布置作业根据本节课所学,完成学霸布置的作业,加油。学霸推荐THANKS青春的道路不长不短 学霸的陪伴 让你一路不慌不忙变压器与远距离输电作业题作业题目难度分为 3档:三星☆☆☆(基础题目)四星☆☆☆☆(中等题目)五星☆☆☆☆☆(较难题目)本套作业题目 1-10 题为三星,11-15 为四星,16-18 为五星。1.一电器中的变压器可视为理想变压器,它将 220V 交变电流改为 110V,已知变压器原线圈匝数为 800,则副线圈匝数为( ) ☆☆☆A.200 B.400 C.1600 D.3200U n答案解析:根据变压器的变压规律 1 1 ,可求副线圈匝数为 400,所以 B 正U 2 n2确。2.如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是( ) ☆☆☆A. 当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时,R1消耗的功率变大B. 当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时,电压表 V 示数变大C. 当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时,电流表 A1示数变大D. 若闭合开关 S,则电流表 A1示数变大,A2示数变大答案解析:当 P上滑时,R增大,变压器的次级电压不变,则次级电流减小,则R1消耗的功率及两端电压变小,则电压表示数变大,A 错,B 对;P上滑时,次级电流变小,则初级电流也变小,电流表 A1变小,C 错;若闭合开关 S,则变压器的次级减小,次级电流变大,R1的电压变大,电压表 V 示数减小,则 R2两端电压减小,A2示数减小;次级电流变大,则初级电流变大,电流表 A1变大,D 错误。3.一理想变压器原、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 AB.与电阻并联的电压表的示数是 100 2 VC.经过 1 分钟电阻发出的热量是 6×103 JD.变压器的输入功率是 1×103W答案解析:原线圈中电压的有效值是 220V,由变压比知副线圈中电压为 100V,流过电阻的电流是 10A;与电阻并联的电压表的示数是 100V;经过 1 分钟电阻发出的热量是 6×104J;输出功率 P U 2I2 100 10W 1 103W ,故选 D。4.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压,其最大值保持不变,副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1,输入功率为P1,副线圈的电流为I2,输出功率为P2。当R增大时( ) ☆☆☆A.I1减小,P1增大 B.I1减小,P1减小D.I2增大,P2减小 D.I2增大,P2增大答案解析:理想变压器的特点是输入功率等于输出功率,当负载电阻增大时,由于副线圈的电压不变,所以输出电流 I2 减小,导致输出功率 P2 减小,所以输入功率 P1减小;输入的电压不变,所以输入的电流 I1减小,B 正确。5.一个理想变压器输入电压波形和电路如图所示,原副线圈匝数比为 10∶1,电流表读数为 2A,则( ) ☆☆☆A.电压表的读数为 28.2VB.输入功率为 56.4WC.电压表的读数为 2VD.输入功率为 4W答案解析:由输入电压波形知,输入电压的最大值为 28.2V,有效值为 20V,U n根据 1 1 求得副线圈的电压即电压表的读数为 2V,A 错 C 对;U2 n2根据 P U 2I2 2 2W 4W ,理想变压器输入功率等于输出功率,B 错 D 对;故选 CD。6.如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡 L供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其它条件不变,则( ) ☆☆☆A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变答案解析:由变压器相关知识得:P1 U I n 1 2 1 ①P2 U2 I1 n2原、副线圈减去相同的匝数 n后:n1 n 1 n ②n2 n2 n- n1 n1 n(n1 n2 )② ①可以得出: 0n2 n2 n2 (n2 n)n则说明 1 的比值变大,则可得出 C、D 选项错误;n2P对应的 1 变大,由于原线圈电压恒不变,则 P1不变,那么 P2减小,电灯泡实际P2功率减小,小灯泡变暗,A 错,B 正确。7.生活中处处用电,而我们需要的电都是通过变压器进行转换的,为了测一个已知额定电压为 100V 的灯泡的额定功率,如图,理想变压器的原、副线圈分别接有理想电流表 A和灯泡 L,滑动变阻器的电阻值范围时 0-100Ω不考虑温度对灯泡电阻的影响,原、副线圈的匝数比为 2:1,交流电源的电压为 U0=440V,适当调节滑动变阻器的触片位置,当灯泡在额定电压下正常工作时,测得电流表 A的示数为 1.2A,则( ) ☆☆☆A. 灯泡的额定功率为 40W AB. 灯泡的额定电流为 2.4A U0C. 滑动变阻器上部分接入的电阻值为 50ΩD. 滑动变阻器消耗的电功率为 240W答案解析:依题意,副线圈电流为 2.4A,电压为 220V,由于滑动变阻器上部分的并联电路电压为 100V,则下部分电阻电压为 120V,由串联知识,上、下部分100:120 5:6 P = 6功率分配比为 = ,故下部分电阻上电功率 下 P总, P总= 1.2×440=11P528W 288,则 P下= 288W,下部分电阻 P I2下 R下 R下=下 = =50 ,上部分电路I 2 2.42消耗功率 P上=P总 P下=528 288=240W ,滑动变阻器上部分电阻为 50Ω,电压为100V,电流为 2A,则灯泡的电流为 0.4A,功率为 40W。综上 AC 正确。8.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中 R1、R2、R3 和 R4均为固定电阻,开关 S是闭合的。 V1 和 V2 为理想电压表,读数分别为 U1和 U2;A1 、 A2 和 A3 为理想电流表,读数分别为 I1、I2和 I3。现断开 S,U1数值不变,下列推断中正确的是( ) ☆☆☆A.U2变小、I3变小 B.U2不变、I3变大C.I1变小、I2变小 D.I1变大、I2变大答案解析:因为变压器的匝数与 U1不变,所以 U2与两电压表的示数均不变,当S 断开时,因为负载电阻增大,故次级线圈中的电流 I2减小,由于输入功率等于输出功率,所以 I1也将减小,C 正确;因为 R1的电压减小,故 R2、R3两端的电压将增大,I3变大,B 正确,故正确的是 BC。9.如图,理想变压器原副线圈匝数之比为 4∶1.原线圈接入一电压为 u=U0sinωt的交流电源,副线圈接一个R=27.5 Ω的负载电阻.若U0=220 2 V,ω=100π Hz,则下述结论正确的是( ) ☆☆☆A.副线圈中电压表的读数为 55 VB 1.副线圈中输出交流电的周期为 s100πC.原线圈中电流表的读数为 0.5 AD.原线圈中的输入功率为110 2 W答案解析:原线圈电压有效值 U1=220V,由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2=55V,A 对;电阻 R上的电流为 2A,由原副线圈电流比等于匝数的反比,可得电流表示数为 0.5A,C 对;输入功率为 P=220×0.5W=110W,D 错;周期T 2 2 0.02s ,B 错。故选 AC。 100 10.图 l 、图 2 分别表示两种电压的波形.其中图 l 所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是( ) ☆☆☆A.图 l 表示交流电,图 2 表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图 1 所示电压的瞬时值表达式为:u = 311 sin100πt VD.图 l 所示电压经匝数比为 10 : 1 1的变压器变压后.频率变为原来的10答案解析:交流电的概念,大小和方向都随时间变化,在 t 轴的上方为正,下方E为负,都是交流电,A 错。有效值 E m 只对正弦交流电使用,最大值一样,2所以 B 错。由图可知,C 对。变压之后频率不变,D 错。故只有 C 对。11.如图所示,在某交流电路中,有一正在工作的理想变压器,原、副线圈的匝数分别为 nl=600 匝、n2=120 匝,电源电压 u=311sin(100 π t)V,原线圈中串联一个 0.2A 的保险丝,为保证保险丝不被烧毁,则( ) ☆☆☆☆A.负载功率不能超过 44WB.副线圈中电流的最大值不能超过 1AC.副线圈中电流的有效值不能超过 1AD.副线圈中电流的有效值不能超过 0.2A答案解析:输入功率 P U1I1 220 0.2A 44W ,负载功率不能超过 44W,A 对;副线圈电压为 44V P 44,副线圈中电流的有效值 I2 A 1A,即不能超过 1A,U2 44C 对 BD 错,故选 AC。12.在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中,能正确反应其工作原理的是( ) ☆☆☆☆答案解析:电流互感器要把大电流变为小电流,因此原线圈的匝数少,副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。选 A。13.有 U1和 U2两种电压通过相同长度和材料的导线输电,若输送的电功率相等,在输电导线上损失的电功率也相同,则在两种情况下输电导线截面积之比 S1∶S2为( ) ☆☆☆☆A U2 B U. . 1 C U. ( 2 )2 D. (U1 )2U1 U2 U1 U2P答案解析:由 P UI , I , P I 2R 损失的电功率也相同UP P得到 ( )2R ( )2RU 11 U22L L S U 2由电阻定律 R1 , R2 ,代入上式解得 1 22 ,故 C 对。S1 S2 S2 U114.如图所示,接于理想变压器的四个灯泡规格相同,且全部正常发光,则这三个线圈的匝数比应为( ) ☆☆☆☆A.1∶2∶3; B.2∶3∶1C.3∶2∶1; D.2∶1∶3U n U n答案解析:由于所有灯泡规格相同,且都正常发光,由 1 1 , 1 1U2 n2 U3 n3U2 n得 2 2U 2 ,式中,U 为灯泡的额定电压,设 I 为灯炮的额定电流,U3 n3 U 1由理想变压器的功率关系 P1 P2 P3,U1I U2I U3I 2UI UI 3UIU =3U n1 = U1 = 3U 3所以 1 , 则 = ,由此得 n1∶n2∶n3 = 3∶2∶1,故选 C。n2 U 2 2U 215.如图所示,变压器的原、副线圈的匝数比一定,原线圈的电压为 U1时,副线圈的输出电压为 U2,L1、L2、L3为三只完全相同的电灯,开始时,电键 K 开启,然后当电键 K闭合时( ) ☆☆☆☆A.电压 U1不变,U2变大B.电灯 L1变亮,L2变暗C.电灯 L1变暗,L2变亮D.原线圈中的电流变大答案解析:K闭合时,原线圈的电压不变,匝数比不变,U1不变,U2不变。当电键 K闭合时电路的总电阻变小,电流变大,灯 L1变亮,灯 L2两端电压减小,变暗;副线圈电流变大则原线圈电流也变大,故正确选项是 BD。16.如图所示,一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在 220V的市电上,向额定电压为 1.80×104V的霓虹灯供电,使它正常发光.为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过 12mA 时,熔丝就熔断. ☆☆☆☆☆(1)熔丝的熔断电流是多大 (2)当副线圈电路中电流为 10mA时.变压器的输入功率是多大 答案解析:(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2 .根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有 I1U1 I2U2当 I2 =12 mA 时, I1即为熔断电流.代人数据,得 I1 =0.98 A(2)设副线圈中电流为 I2 ' =lO mA 时,变压器的输入功率为 P1。,根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有 P1 I2 'U2 ,代入数据,得 P1 =180 W。17.一台理想变压器原线圈匝数 n1 1100 匝,两个副线圈的匝数分别是 n2 60匝,n3 600 匝。若通过两个副线圈中的电流强度分别是 I2 1A,I3 4A,求原线圈中的电流强度(结果保留两位有效数字)。 ☆☆☆☆☆答案解析:电流强度与匝数成反比,仅适用于理想变压器只有一个副线圈的情况,本题有两个副线圈,应根据理想变压器无能量损失来进行分析,由于理想变压器无能量损失,所以有 P1 P2 P3(P1为原线圈输入功率,P2 、P3 分别为两个副线圈的输出功率)。根据电功率公式有: I1U1 I2U2 I3U3 ①U1 n1 U1 n又因为 ② 1 ③U2 n2 U3 n3把②③代入①,整理得: n1I1 n2I2 n3I3I n I n I 60 1 600 4所以 1 2 2 3 3 A 2.2An1 11018.学校有一台应急备用发电机,内阻为 r=1Ω,升压变压器匝数比为 1∶4,降压变压器的匝数比为 4∶1,输电线的总电阻为 R=4Ω,全校 22 个教室,每个教室用“220V,40W”的灯 6 盏,要求所有灯都正常发光,则(1)发电机的输出功率多大?(2)发电机的电动势多大?(3)输电线上损耗的电功率多大?☆☆☆☆☆答案解析:(1)所有灯都正常工作的总功率为 22×6×40=5280W,用电器总电流为 P I I 2 2 5280 24 A,输电线上的电流 I I 2 AU 220 1 R I 6 ,22 4降压变压器上:U2 4U2 880V ,输电线上的电压损失为:UR IRR 6 4V 24V ,因此升压变压器的输出电压为U1 U R U2 24 880V 904VU 904输入电压为U 11 V 226V4 4输入电流为 I1 4I1 4 6A 24A所以发电机输出功率为 P出=U1I1 226 24W 5424W(2)发电机的电动势 E U1 I1r 250V(3)输电线上损耗的电功率 P I 2RR 62 4W 144W .变压器与远距离输电讲义(教师逐字稿)课程简介:PPT(第 1 页):同学好,我们又见面了,上次课讲的内容巩固好了么,要是感觉有什么问题,可以课后和我联系,我们今天的内容是关于变压器与远距离输电的相关概念和知识点,让我们来一起看一下。PPT(第 2 页):变压器和远距离输电部分是选修 3-2 的重点内容,主要考察内容就是理想变压器的理解和动态电路中的应用,同学要重视条件和特点,在这个基础上进行题型巩固。PPT(第 3 页):我们看一下目录,还是老样子,梳理知识体系和解决经典问题实例。PPT(第 4 页):我们先来看一下知识体系的梳理部分。PPT(第 5 页):这是我们关于变压器和远距离输电的作用的总框架。PPT(第 6 页):OK,我们先说一下理想变压器。1.构造和原理(1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。(2)原理:电磁感应的互感现象。2.基本关系式(1)功率关系:P 入=P 出。U U(2)电压关系: = 。1 2n n1 2U U U有多个副线圈时 = = =…。1 2 3n n n1 2 3I n(3)电流关系:只有一个副线圈时 = 。1 2I n2 1由 P 入=P 出及 P=UI 推出有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn。3.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器,如图 A、B 所示。(2)互感器电压互感器:把高电压变成低电压,如图 C 所示。电流互感器:把大电流变成小电流,如图 D 所示。PPT(第 7 页):再看一下远距离输电。1.输电过程(如图所示):2.电压损失(1)ΔU=U-U′。(2)ΔU=IR。3.功率损失(1)ΔP=P-P′。ΔU2(2)ΔP=I2R= 。R4.输送电流P(1)I= 。UU-U′(2)I= 。RPPT(第 8 页):好,我们再来看看考点,总共有三个部分:理想变压器基本规律的应用、理想变压器的动态分析、远距离输电。PPT(第 9 页):我们再来看一下理想变压器以及原、副线圈基本量的关系:理想变压器:没有能量损失(铜损、铁损),没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系:(1)功率关系:原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,P 入=P出(2)电压关系:原、副线圈的电压比等于匝数比,U1∶U2=n1∶n2,与负载的多少无关(3)电流关系:只有一个副线圈时,I1∶I2=n2∶n1;有多个副线圈时,由 P 入=P 出得 I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn 或 I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn(4)频率关系:f1=f2(变压器不改变交流电的频率)PPT(第 10 页):我们再来看一下理想变压器的动态分析的关系:常见的两种情况常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种:匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。含有变压器的动态电路问题的解题思路:PPT(第 11 页):我们再来看一下远距离输输电的内容:1.理清三个回路回路 1:发电机回路。该回路中,通过线圈 1 的电流 I1 等于发电机中的电流 I 机;线 圈 1 两端的电压 U1 等于发电机的路端电压 U 机;线圈 1输入的电功率 P1 等于发电机输出的电功率 P 机。回路 2:输送电路。I2=I3=IR,U2=U3+ΔU,P2=ΔP+P3。回路 3:输出电路。I4=I 用,U4=U 用,P4=P 用。2.抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系着回路 1 和回路 2,由变压器原理可得:U n I线圈 1(匝数为 n1)和线圈 2(匝数为 n2)中各个量间的关系是 = ,1 1 1U n I2 2 2n= ,P1=P2。2n1(2)理想的降压变压器联系着回路 2 和回路 3,由变压器原理可得:U n I线圈 3(匝数为 n3)和线圈 4(匝数为 n4)中各个量间的关系是 = ,3 3 3U n I4 4 4n= ,P3=P4。4n33.掌握两种损耗(1)电压损耗:输电线上的电阻导致的电压损耗,ΔU=U2-U3=IRR 线。(2)功率损耗:输电线上的电阻发热的功率损耗,ΔP=P2-P3=I 2 线。输电线上能量损耗是热损耗,计算功率损耗时用公式ΔP=I 2 线或ΔPΔU2= 。R线PPT(第 12 页):我们再来看一下思路总图,看不清楚的话可以下载原图查看。PPT(第 13 页):接下来我们来一起看一下经典题型部分,注意我们在梳理过程中,也应该将我们经常遇到的经典知识点也梳理上去,这样才能既梳理巩固清楚知识体系,也能清楚出题目的方向。PPT(第 14—15 页):第 1 题和答案。PPT(第 16—17 页):第 2 题和答案。PPT(第 18—19 页):第 3 题和答案。PPT(第 20—21 页):第 4 题和答案。PPT(第 22 页):回顾落实。看完视频题目后,有没有学会如何运用知识体系来解题?我们再次总结一下梳理知识体系的重要性吧。PPT(第 23 页):再来回顾下我们的要点:①理想变压器的特点和电压规律与电流规律;②远距离输电的电功率损耗和电压损耗;③理想变压器动态电路的特点与应用。在这中间我们有些小小的提醒:①远距离输电过程中,次级线圈的电压和线圈中阻值两端的电压不相同;②要注意决定关系,电压上级决定下级,电流和功率由下级决定上级;PPT(第 24 页):课后作业布置,请认真完成我们准备的题目,因为对应的题型可以充分的对咱们学习内容进行很好的巩固和加强,所有题目难度不是太大,但是是对所学内容非常好的融汇与渗透,也是对学习效果非常好的检验。在解答过程中一定要仔细哦。PPT(第 25 页):谢谢同学,我们下次再见! 展开更多...... 收起↑ 资源列表 1.变压器与远距离输电(PPT讲解版).pptx 2.变压器与远距离输电讲义(教师逐字稿).docx 3.变压器与远距离输电作业(答案+解析).pdf