【物理】2019届一轮复习人教版理想变压器远距离输电学案

【物理】2019届一轮复习人教版理想变压器远距离输电学案

‎ ‎ 第45讲 理想变压器远距离输电 ‎ ‎★重难点一、理想变压器基本关系的理解及应用★‎ ‎1.理想变压器基本关系的理解及应用 理想变压器 ‎①没有能量损失(铜损、铁损)‎ ‎②没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)‎ 基 本 关 系 功率关系 P入＝P出 电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多少无关 电流关系 只有一个副线圈时，电流和匝数成反比；有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系 频率关系 原、副线圈中电流的频率相等 制约关系 电压 副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定 功率 原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定 电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定 ‎2．解决变压器问题的三种思路 ‎(1)电压：变压器原、副线圈的电压之比为＝；当变压器有多个副线圈时，＝＝＝…。‎ ‎(2)功率：理想变压器的输入、输出功率为P入＝P出，当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋…。‎ ‎(3)电流：由I＝知，对只有一个副线圈的变压器有＝，当变压器有多个副线圈时有n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。‎ ‎3.关于理想变压器的四点注意 ‎(1)变压器不能改变恒定电流。‎ ‎(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。‎ ‎(3)理想变压器本身不消耗能量，所以没有能量损失。‎ ‎(4)理想变压器没有磁通量损失，磁通量全部集中在铁芯中。‎ ‎★重难点二、理想变压器的动态分析★‎ 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。‎ ‎1．匝数比不变的情况(如图所示)‎ ‎(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。‎ ‎(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。‎ ‎(3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。‎ ‎2．负载电阻不变的情况(如图所示)‎ ‎(1)U1不变，发生变化，U2变化。‎ ‎(2)R不变，U2变化，I2发生变化。‎ ‎(3)根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。‎ ‎★重难点三、远距离输电★‎ ‎1．远距离输电的处理思路 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析。‎ ‎2．远距离高压输电的几个基本关系 ‎(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3。‎ ‎(2)电压、电流关系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线。‎ ‎(3)输电电流：I线＝＝＝。‎ ‎(4)输电线上损耗的电功率：P损＝I线ΔU＝IR线＝()2R线。‎ 当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。‎ ‎3.输电线路功率损失的四种计算方法 ‎(1)输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系是P损＝P－P′(P为输送功率，P′为用户所得功率)。‎ ‎(2)除了利用P损＝P－P′计算输电线路上的功率损耗外，还可用下列方法计算：‎ ‎①P损＝IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻。‎ ‎②P损＝，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻。‎ ‎③P损＝ΔUI线，ΔU为输电线路上损失的电压，I线为线路上的电流。‎ 在远距离输电问题中，计算线路功率损耗时应用P损＝IR线，其原因是I线可以由公式P输出＝I线U输出求出，而P损＝ΔUI线和P损＝则不常用，其原因是在一般情况下，ΔU不易求出，且易将ΔU和U输出相混而造成错误。‎ ‎【特别提醒】‎ 远距离输电问题的“三 二 一”‎ ‎1．理清三个回路 在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I线＝I3。‎ ‎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：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。‎ ‎(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：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。‎ ‎3．掌握一个守恒 能量守恒关系式P1＝P损＋P4。‎ 过关检测 ‎1．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，次级回路中联入三个均标有“，”的灯泡，且均正常发光，那么，标有“，”的灯泡A（ ）‎ A、也正常发光 B、将被烧毁 C、比另三个灯暗 D、无法确定 ‎2． 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，当导线AB在匀强磁场中作匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数为，则电流表的示数为（ ）‎ A、 B、 C、与R的阻值有关 D、0‎ ‎3．图是一个理想变压器，K为双向电建，P是滑动变阻器滑动触头，为加在原线圈两端电压，为原线圈上电流，则（ ）‎ A、保持及P的位置不变，K由合向时，将增大 B、保持P的位置及不变，K由合向时，R消耗的功率减小 C、保持不变，K合在处，使P上滑，将增大 D、保持P的位置不变，K合在处，若增大，将减小 ‎4．可以将电压升高供给家用电灯的变压器是 ‎5．如图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的波形，原副线圈匝数比为 ‎，串联在原线圈电路中电流表的示数为1A，下列说法正确的是 A、变压器副线圈的电流为0.1A B、变压器的输出功率为200W C、变压器输出端的交流电的频率为100Hz D、此变压器为升压变压器 ‎6． 一台发电机输出电压为4000 V，最大输出功率为4000 kW，经变压器T1升压后向远方输电，输电线路总电阻R＝1 kΩ，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V 60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2均为理想变压器，发电机处于满负荷工作状态，则不正确的是( )‎ A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 A B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 V C．有6×104盏灯泡(220 V 60 W)正常发光 D．T1和T2原、副线圈的变压比分别为1∶50和40∶1‎ ‎7．（多选）一理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，交流电压表为理想的电表，下列说法正确的是 A、副线圈输出电压的频率为50Hz B、电压表的示数为31V C、P向右移动时，原副线圈的电流比减小 D、P向右移动时，变压器的输出功率增加 ‎8．（多选）如图所示，一理想变压器接在正弦交变电源上，变压器原、副线圈匝数比为1：2，A为理想交流电流表，副线圈电路中标有“36V，360W”电动机正常工作，若电动机线圈电阻r=0.6Ω，则( )‎ A.电流表的示数为5A B.原线圈所加交变电压的有效值为18V C.电动机正常工作时的输出功率为300W D.若在电动机正常工作时，转子突然卡住，则电动机的发热功率为60W ‎9． 某小型水电站输出功率为20kW，输电线路总电阻是6Ω。‎ ‎（1）若采用380V输电，求输电线路损耗的功率；‎ ‎（2）若改用5000V高于输电，用户端利用的变压器降压，求用户得到的电压。‎ ‎10．风力发电作为新型环保能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机输出功率为，输出电压是，用户需要的电压是，输电线总电阻为，若输电线因发热而损失的功率为输送功率的，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）用户得到的电功率是多少？‎ 参考答案 ‎1、A；2、D；3、A；4、C；5、B；6、D；7、AD；8、BC；‎ ‎9、【答案】（1）16.6kW（2）226.2V ‎【解析】（1）根据P=UI得，输电线上的电流，‎ 则输电线上损耗的功率P损＝I2R＝52.62×6W＝16600W．‎ ‎（2）输电线上的电流，‎ 则输电线上的电压损失△U=I′R=4×6V=24V，‎ 则降压变压器的输入电压U3=U2-△U=5000-24V=4976V，‎ 根据，‎ 解得U4=226.2V ‎10、【答案】(1)，　(2)‎ ‎【解析】(1)输电线损失的功率，又 所以输电线电流I2＝I3＝ ＝20 A 原线圈中输入电流I1＝＝ A＝400 A 所以＝＝＝ 则U2＝＝250×20 V＝5 000 V 所以＝＝＝ ‎(2) 用户得到的电功率