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1、2019 高三物理二轮金牌学案- 专项 30 变压器电能的输送专题 30 变压器电能的输送课时安排： 2 课时教学目标： 1、了解变压器的工作原理，掌握理想变压器的电流、电压与匝数的关系2、理解远距离输电的原理3、能够讨论负载变化时电流、电压等相关物理量的变化情况本讲重点： 理想变压器的电流、电压与匝数的关系本讲难点： 变压规律和变流规律的应用考点点拨： 1、理想变压器的理想化条件及其规律2、解决变压器问题的常用方法3、远距离输电第一课时4、变压器原、副线圈的磁通量的变化率是相等的“日”字形变压器除外。5、输电导线上的损失减小输送损失的方法为减小输电导线的电阻、减小输送电流。高考要点精析一理想
2、变压器的理想化条件及其规律考点点拨在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1 后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：1，2E1n1E2n2tt忽略原、副线圈内阻，有U1 E1 ，U2 E2另外， 考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有12由此可见： 1理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别， 忽略变压器自身的能量损耗 实际上还忽略了变压器原、 副线圈电路的功率因数的差别、 【例 1】理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n =1760 匝、n =
3、288 匝、 n =800 0123匝，电源电压为1=220V。 2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A ，Un求通过 n3 的负载 R的电流 I 3。解：由于两个次级线圈都在工作，所以不能用I 1/ n，而应该用 P1=P2+P3 和 U n。由 U n可求得 U=36V， U=1000V；由 UI =UI +UI和 I =1A 可得 I=0.03A 。2311223323考点精炼二解决 器 的常用方法考点点 思路 1 思路。 器原、副 圈的 之比 U1/ U2=n1/ n2；当 器有多个副 U1/ n1 =U2/ n2=U3/ n3=思路 2 功率思路。理想
4、器的 入、 出功率 P=P，即 P =P ；当 器有多个副 入出12组时 P1=P2+P3+思路 3 流思路。 由= /知， 只有一个副 的 器有I1/I2= 2/1；当 器有多个I P Unn副 n I=n I +n I3+11223【例 2】如 ， 一理想 器，K 刀双 开关， P 滑 阻器的滑 触 ， U1 加在原 圈两端的 ，I 1 原 圈中的 流 度，那么A. 保持 1及P的位置不 ， K 由a合到b ，I1 将增大UB. 保持 U1及 P的位置不 ， K 由 b 合到 a ， R消耗的功率减小C.保持 U1不 ， K 合在 a ，使 P 上滑， I 1 将增大D.保持 P 的位置不
5、 ， K 合在 a ，假 U 增大， I将增大11 解分析： 部分考生 器工作原理理解不深刻，辨不清原副 圈中的 量与不 量，理不明各量 “ 制 ”的制 关系； 致 .解析： K 由 a 合到 b ， n减小，由 U/ U=n / n，可知 U 增大， P=U2P =P ，/ R随之增大，而1121222212又1= 1 1，从而I1 增大， A 正确； K 由b合到a时，与上述情况相反，2 将减小， B 正确；PP I UP2上滑时， R增大，P2=U2 / R减小，又 P1=P2，P1=I 1U1，从而 I 1 减小，C 错误；U1 增大，由 U1/ U2=n1/ n2可知， U2 增大，
6、 I 2=U2/ R随之增大，由I 1/ I 2=n2/ n1 可知 I 1 也增大， D 正确 . 应选项 A、B、 D正确.考点精炼2、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，3=600 匝，n假设通过两个副线圈中的电流强度分别是I =1A， I =4A，求原线圈中的电流强度 .23第二课时三远距离输电考点点拨一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、 两台变压器、 输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、 次级线圈的匝数分别为、n/n/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。、n、n11
7、22减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比， 当然选择前者。 假设输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。【例 3】学校有一台应急备用发电机，内阻为r =1，升压变压器匝数比为器的匝数比为4 1，输电线的总电阻为R=4 ，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1 4，降压变压发光，那么： 发电机的输出功率多大？发电机的电动势多大？输电线上损耗的电功率多大？【例 4】在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送
8、的电功率为 P=500kW，当使用 U=5kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差 4800 度。求：这时的输电效率 和输电线的总电阻 r 。假设想使输电效率提高到 98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？考点精炼3、发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10. 假设输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：1在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比. 2画出此输电线路的示意图 . 3用户得到的电功率是多少？考点精炼参考答案1、解：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝
9、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。2、解析：电流强度与匝数成反比，仅适用于理想变压器只有一只副线圈的情况，此题有两个副线圈，应根据理想变压器无能量损失来分析，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 分别为两只副线圈的输出功率根据电功率公式有：11= 2 2+ 3 3I U I U I U又因为 U 1n1， U2= n2U 1U 2n2n1U 1n1， U3= n3U1U 3n3n1把代入，整理得：I 1n1=I 2n2+I 3n3所以 I 1=n3 I 31 60 4A=2.24An2 I 2600n11
10、100【三】考点落实训练1、如下图，甲图是接有灯泡压器原、副线圈的匝数比为L 的和交流电表的理想变压器，乙图是输出电压10 1，电流表的示数为2.0A ，那么U2 的图象，变A、电压表V1 的示数为220VB、电压表 V2 的示数为20VC、变压器原线圈电流的最大值为0.28AD、灯泡实际消耗功率为40W2、如下图，展示了四种亮度可调的台灯的电路图，它们所用的白炽灯完全相同，且都是“220V，40W”规格的。当灯泡的实际功率都调至20W时，消耗总功率最小的台灯是3、电厂发电机的端电压为250V，输出功率为10kW，在进行远距离输电时，输电线总电阻为5 ，那么A、直接输电，用户两端的电压只有50
11、VB、假设要求用户两端的电压为220V，那么应配备原、 副线圈匝数比为1/4 发电厂 和 5/1用户端的变压器C、假设要求输电线损耗的功率仅为总功率的5%，那么用户端的电压为237.5VD、假设用10000V 的高压输电，输电线的损耗功率仅为总功率的0.05%7、变压器原线圈的匝数是n1，两个副线圈的匝数是n2 和 n3， n1n2 n3=10 101，输入电压 U1=220V，第一副线圈的负载是 R2=110，第二个副线圈中的电流I 3=2A，那么第一个副线圈中的电流I 2和原线圈中的电流I 1 各是 A、 1A、 3AB、 1A、 0.7A C 、 2A、 4AD、 2A、 2.2A8、如
12、下图，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个完全相同的灯泡L1 和 L2，原线圈和电源间串接一个电阻1，输电导线的等效电阻为2，电源的电压恒定。 开始时，开关 S 断开，RR当 S 接通时，以下说法中正确的选项是A、副线圈两端的输出电压减小R1R2B、 R2 上的电压降增大SC、通过灯泡 L1 的电流将增大L1D、原线圈两端的电压将增大L29、如下图，原线圈接在i=I msin t的交流电源上，当t=T/4时，i=14.1mA ，而交流电压表读数为0.3A ，那么此变压器原副线圈的匝数比为A、 21： 1B、 30： 1C、 1： 21D、 1： 30A考点落实训练参考答案1、 BCD2、 C3、 AD4、BCD5、 D6、 ACD7、 D8、 AB9、B10、 A11、 5 2、1 1；12、 880V13、 220： 914、 0.28wb/s15、 6： 12547： 2 图略恒谦www.heng qia.co恒谦教育资源库www. heng qian. com