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1、 第第2 2课时 变压器 电能的输送课时 变压器 电能的输送 基础回顾基础回顾 核心探究核心探究 演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通 知识梳理知识梳理 一、理想变压器一、理想变压器 1.1.变压器的原理变压器的原理 现象是变压器工作的基础现象是变压器工作的基础. .电流通过原线圈时在铁芯中激电流通过原线圈时在铁芯中激 发发 , ,由于电流的大小、方向在不断变化由于电流的大小、方向在不断变化, ,铁芯中的磁场也在不铁芯中的磁场也在不 断断 , ,变化的磁场在副线圈中产生变化的磁场在副线圈中产生 电动势电动势. .在输入电压一在输入电压一 定时定时, ,原、副线圈
2、取不同的匝数原、副线圈取不同的匝数, ,副线圈输出的电压也不一样副线圈输出的电压也不一样. . 互感互感 磁场磁场 变化变化感应感应 2.2.理想变压器的基本关系理想变压器的基本关系 (1)(1)功率关系功率关系: : . .P P入 入=P =P出 出 降压降压 升压升压 请根据变压器的原理写出当理想变压器有多个副线圈时的电压关系请根据变压器的原理写出当理想变压器有多个副线圈时的电压关系, , 并根据并根据P P入 入=P =P出 出推出电流关系 推出电流关系. . 3.3.几种常见的变压器几种常见的变压器 (1)(1)自耦变压器自耦变压器调压变压器调压变压器 (2)(2)互感器互感器 .
3、. 互感器：把高成低，其原 圈 匝填“多于”或“少于” 副 圈匝 流互感器：把大成小，其原 圈匝 填“多于”或“少于” 副 圈匝 电压变线 数线数 电变线 数线数 电压电压 电压电压 多于多于 电流电流 电流电流 少于少于 二、电能的输送二、电能的输送 1.1.输电过程输电过程( (如图所示如图所示) ) 3.3.电压损失电压损失 (1)U=(1)U= . . (2)U=U-U.(2)U=U-U. 4.4.功率损失功率损失 IrIr I I2 2r r (2)P=P-P.(2)P=P-P. 自主检测自主检测 1.1.思考判断思考判断 (1)(1)理想变压器的基本关系式中理想变压器的基本关系式中
4、, ,电压和电流可以均为有效值电压和电流可以均为有效值.(.( ) ) (2)(2)变压器不但能改变交变电流的电压变压器不但能改变交变电流的电压, ,也能改变直流电流的电压也能改变直流电流的电压, ,还能改变还能改变 交变电流的频率交变电流的频率.(.( ) ) (3)(3)正常工作的变压器正常工作的变压器, ,当副线圈与用电器断开时当副线圈与用电器断开时, ,副线圈两端无电压副线圈两端无电压.(.( ) ) (4)(4)变压器副线圈并联更多的用电器时变压器副线圈并联更多的用电器时, ,原线圈输入的电流随之减小原线圈输入的电流随之减小.(.( ) ) (5)(5)高压输电是通过减小输电电流来减
5、少电路的发热损耗高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.(.( ) ) 答案答案: :(1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) (5)(5) 2.2.如图所示如图所示, ,一理想变压器原、副线圈的匝数比为一理想变压器原、副线圈的匝数比为12;12;副线圈电路中接有副线圈电路中接有 灯泡灯泡, ,灯泡的额定电压为灯泡的额定电压为220 V,220 V,额定功率为额定功率为22 W;22 W;原线圈电路中接有理想电原线圈电路中接有理想电 压表和理想电流表压表和理想电流表. .现闭合开关现闭合开关, ,灯泡正常发光灯泡正常发光. .若用若用U U和和I I分别表示此时电压分别表
6、示此时电压 表和电流表的读数表和电流表的读数, ,则则( ( ) ) A A 3.3.(2018(2018深圳模拟深圳模拟) )如图为远距离输电的电路原理图如图为远距离输电的电路原理图, ,则下列判断正确的是则下列判断正确的是( ( ) ) A.UA.U1 1UU2 2B.UB.U2 2=U=U3 3 C.IC.I4 4II2 2 D D 解析解析: :从电厂经升压变压器从电厂经升压变压器, ,电压被提高电压被提高,U,U1 1II2 2. .故故A A错误错误,D,D正确正确; ;由于输电线存在电阻由于输电线存在电阻, ,所以所以U U2 2UU3 3, ,故故B B错误错误; ;用户处为用
7、户处为 降压变压器降压变压器, ,根据电流与匝数成反比根据电流与匝数成反比, ,知知I I2 2II1 1, ,故故U U2 2UU1 1, ,变压器为降变压器为降 压变压器压变压器, ,选项选项C C错误错误; ;因因I I2 2增大增大, ,故知故知R R减小减小, ,变阻器滑片是沿变阻器滑片是沿cdcd的方的方 向滑动向滑动, ,选项选项D D正确正确. . 2.2. 原、副线圈匝数都变化原、副线圈匝数都变化 (2016(2016四川卷四川卷,2),2)如图所示如图所示, ,接在家庭电路上的理接在家庭电路上的理 想降压变压器给小灯泡想降压变压器给小灯泡L L供电供电, ,如果将原、副线圈
8、减少相同匝数如果将原、副线圈减少相同匝数, ,其他条件不其他条件不 变变, ,则则( ( ) ) A.A.小灯泡变亮小灯泡变亮 B.B.小灯泡变暗小灯泡变暗 C.C.原、副线圈两端电压的比值不变原、副线圈两端电压的比值不变 D.D.通过原、副线圈电流的比值不变通过原、副线圈电流的比值不变 B B 考点三 远距离输电考点三 远距离输电 远距离输电问题的远距离输电问题的“三二一三二一” 1.1.理清三个回路理清三个回路 在回路在回路2 2中中,U,U2 2=U+U=U+U3 3,I,I2 2=I=I线 线=I =I3 3. . 2.2.抓住两个联系抓住两个联系 3.3.掌握一个守恒掌握一个守恒 能
9、量守恒关系式能量守恒关系式P P1 1=P=P损 损+P +P4 4. . 【典例典例3 3】 (2018(2018山东济宁质检山东济宁质检) )图图( (甲甲) )为远距离输电示意图为远距离输电示意图, ,变压器为理想变压器为理想 变压器变压器, ,升压变压器原副线圈匝数比为升压变压器原副线圈匝数比为1100,1100,输入电压如图输入电压如图( (乙乙) )所示所示, ,远距远距 离输电线的总电阻为离输电线的总电阻为100 .100 .降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图 ( (报警器未画出报警器未画出),R),R1 1为定值电阻为定值电阻,R,
10、R2 2为半导体热敏材料制成的传感器为半导体热敏材料制成的传感器, ,当温度当温度 升高时其阻值变小升高时其阻值变小. .未出现火警时未出现火警时, ,升压变压器的输入功率为升压变压器的输入功率为660 kW.660 kW.下列说下列说 法中正确的是法中正确的是( ( ) ) A A A.A.远距离输电线路损耗的功率为远距离输电线路损耗的功率为90 kW90 kW B.B.远距离输电线路损耗的功率为远距离输电线路损耗的功率为180 kW180 kW C.C.当传感器当传感器R R2 2所在处出现火警时所在处出现火警时, ,输电线上的电流变小输电线上的电流变小 D.D.当传感器当传感器R R2
11、2所在处出现火警时所在处出现火警时,R,R2 2两端的电压变大两端的电压变大 解析解析: :由题图由题图( (乙乙) )知升压变压器输入端电压有效值为知升压变压器输入端电压有效值为220 V,220 V,根据电压与匝数根据电压与匝数 成正比知副线圈电压为成正比知副线圈电压为22 000 V,22 000 V,所以输电线中的电流所以输电线中的电流I= =30 A,I= =30 A,输电线输电线 路损耗的功率路损耗的功率P=IP=I2 2R=90 kW,R=90 kW,故故A A正确正确,B,B错误错误; ;当传感器当传感器R R2 2所在处出现火警所在处出现火警 时其阻值减小时其阻值减小, ,降
12、压变压器副线圈中电流增大降压变压器副线圈中电流增大, ,则降压变压器原线圈中电流则降压变压器原线圈中电流 增大增大, ,即输电线上的电流增大即输电线上的电流增大, ,升压变压器输出电压不变升压变压器输出电压不变, ,而输电线两端的电而输电线两端的电 压变大压变大, ,故降压变压器输入电压减小故降压变压器输入电压减小, ,可知降压变压器输出电压也减小可知降压变压器输出电压也减小, ,由降由降 压变压器副线圈电流增大可知压变压器副线圈电流增大可知, ,定值电阻的分压增大定值电阻的分压增大, ,所以电压表所以电压表V V的示数变的示数变 小小, ,即即R R2 2两端的电压变小两端的电压变小, ,故
13、故C,DC,D错误错误. . P U 【针对训练针对训练】 (2017(2017天津一模天津一模) )已投产运行的已投产运行的1 000 kV1 000 kV特高压输电项目特高压输电项目, ,是是 目前世界上输电电压最高的输电工程目前世界上输电电压最高的输电工程. .假设甲、乙两地原来用假设甲、乙两地原来用500 kV500 kV的超高的超高 压输电压输电, ,在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下, ,现改用现改用1 000 kV1 000 kV特特 高压输电高压输电, ,不考虑其他因素的影响不考虑其他因素的影响. .则则( ( ) ) D D
14、演练提升演练提升 真题体验真题体验强化提升强化提升 高考模拟高考模拟 B B 2 2.原线圈电路中含电阻的变压器问题原线圈电路中含电阻的变压器问题 (2016(2016全国全国卷卷,16),16)一含有理想变压一含有理想变压 器的电路如图所示器的电路如图所示, ,图中电阻图中电阻R R1 1,R,R2 2和和R R3 3的阻值分别为的阻值分别为3 ,1 3 ,1 和和4 . 4 . 为理为理 想交流电流表想交流电流表,U,U为正弦交流电压源为正弦交流电压源, ,输出电压的有效值恒定输出电压的有效值恒定, ,当开关当开关S S断开时断开时, , 电流表的示数为电流表的示数为I,I,当当S S闭合
15、时闭合时, ,电流表的示数为电流表的示数为4I.4I.该变压器原、副线圈匝数比该变压器原、副线圈匝数比 为为( ( ) ) B B A.2A.2 B.3 B.3 C.4C.4 D.5 D.5 3.3. 远距离输电远距离输电 (2015(2015福建卷福建卷,15),15)图为远距离输电示意图图为远距离输电示意图, ,两变压器均为理两变压器均为理 想变压器想变压器, ,升压变压器升压变压器T T的原、副线圈匝数分别为的原、副线圈匝数分别为n n1 1,n,n2 2, ,在在T T的原线圈两端接入的原线圈两端接入 一电压一电压u=Uu=Um m sin t sin t的交流电源的交流电源, ,若输
16、送电功率为若输送电功率为P,P,输电线的总电阻为输电线的总电阻为2r,2r,不不 考虑其他因素的影响考虑其他因素的影响, ,则输电线上损失的电功率为则输电线上损失的电功率为( ( ) ) C C 4.4. 变压器的动态分析变压器的动态分析 (2016(2016天津卷天津卷,5),5)如图所示如图所示, ,理想变压器原线圈接在交理想变压器原线圈接在交 流电源上流电源上, ,图中各电表均为理想电表图中各电表均为理想电表. .下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) B B A.A.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时向上滑动时,R,R1 1消耗的功率变大消耗的功率变大
17、 B.B.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时向上滑动时, ,电压表电压表V V示数变大示数变大 C.C.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时向上滑动时, ,电流表电流表A A1 1示数变大示数变大 D.D.若闭合开关若闭合开关S,S,则电流表则电流表A A1 1示数变大示数变大,A,A2 2示数变大示数变大 拓展增分拓展增分 把握三点把握三点, ,解决含二极管的变压器问题解决含二极管的变压器问题 1.1.二极管具有单向导电性二极管具有单向导电性: :正向导通正向导通, ,反向截止反向截止. . 2.2.先假设二极管不存在先假设二极管不存在, ,
18、分析副线圈的电流分析副线圈的电流, ,再利用二极管的单向导电性对再利用二极管的单向导电性对 副线圈的电流进行修正副线圈的电流进行修正. . 3.3.结合能量守恒定律进行分析结合能量守恒定律进行分析. . A.UA.Uab abU Ucd cd=n =n1 1nn2 2 B.B.增大负载电阻的阻值增大负载电阻的阻值R,R,电流表的读数变小电流表的读数变小 C.C.负载电阻的阻值越小负载电阻的阻值越小,cd,cd间的电压间的电压U Ucd cd越大 越大 D.D.将二极管短路将二极管短路, ,电流表的读数加倍电流表的读数加倍 BD BD 解析解析: :因副线圈负载中有二极管因副线圈负载中有二极管,
19、 ,因此因此a,ba,b两点间电压与两点间电压与c,dc,d两点间电压两点间电压 不再满足与线圈匝数成正比不再满足与线圈匝数成正比, ,因此因此A A项错误项错误; ;增大负载电阻的阻值增大负载电阻的阻值R,R,会使会使 副线圈中的电流变小副线圈中的电流变小, ,因此原线圈中的电流表示数变小因此原线圈中的电流表示数变小, ,故故B B项正确项正确; ;根根 据变压器原理知原副线圈电压比由原、副线圈匝数决定据变压器原理知原副线圈电压比由原、副线圈匝数决定, ,当负载电阻变当负载电阻变 化时原、副线圈的电压比不变化时原、副线圈的电压比不变, ,故故c,dc,d两点间电压不变两点间电压不变, ,选项选项C C错误错误; ;当二当二 极管导通时会造成半波损失极管导通时会造成半波损失, ,若将二极管短路若将二极管短路, ,半波损失会消失半波损失会消失, ,因此电因此电 阻消耗的电能会加倍阻消耗的电能会加倍, ,由由P=UIP=UI知知, ,因因P P加倍而加倍而U U不变不变, ,因此因此I I加倍加倍, ,因此电流因此电流 表的读数加倍表的读数加倍, ,故故D D项正确项正确. .