《交變電流傳感器》PPT課件.ppt

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1、第 10章 交變電流 傳感器 2014高考導航 考綱展示 熱點視角 1.交變電流、交變電流 的圖象 2.正弦交變電流的函數(shù) 表達式、峰值和有效值 3.理想變壓器 4.遠距離輸電 實驗十一：傳感器的簡 單使用 1.交變電流的四值計算以及變壓器的原理 和應用，特別是交流電的圖象是高考考查 的熱點 2.將本章知識與電磁感應等結合的力、電 綜合題可考查與本章知識有關的實際應 用本章單獨知識題型以選擇題為主綜 合題以計算題為主 3.傳感器的一些簡單應用和一些敏感元件 的基本原理，在高考中出現(xiàn)的可能性有所 增加本章知識與生產、生活聯(lián)系緊密， 理論聯(lián)系實際的題目出現(xiàn)的可能性較大， 如涉及民生的遠距離輸電問題

2、 . 第 1講 交變電流的產生和描述 本節(jié)目錄 基 礎 再 現(xiàn) 對 點 自 測 知 能 演 練 輕 巧 奪 冠 考 點 探 究 講 練 互 動 技 法 提 煉 思 維 升 華 要 點 透 析 直 擊 高 考 目錄 基礎再現(xiàn)對點自測 知識清單 一 、 交變電流的產生和變化規(guī)律 1 交變電流： 大小和方向都隨時間做 _______變化的電流 2 正弦交流電 (1)產生：在勻強磁場里 ， 線圈繞 _____________方向的軸勻 速轉動 (2)中性面： 定義：與磁場方向 ______的平面 周期性 垂直于磁場 垂直 目錄 特點：線圈位于中性面時 ， 穿過線圈的磁通量 _____， 磁 通量的變化

3、率為 ___， 感應電動勢為 ____ 線圈每經過中性 面一次 ， 電流的方向就改變一次 (3)變化規(guī)律 (線圈在中性面位置開始計時 ) 電動勢 (e)： e __________. 電壓 (u)： u _________. 電流 (i)： i __________. (4)圖象 (如圖 ) 最大 零 零 Emsint Umsint Imsint 目錄 二、描述交變電流的物理量 1 交變電流的周期和頻率的關系： T _ _ _ _ _ . 2 峰值和有效值 ( 1 ) 峰值：交變電流的峰值是它能達到的 _ _ _ _ _ _ _ _ _ ( 2 ) 有效值：讓交流與恒定電流分別通過大小 _ _

4、 _ _ _ _ 的電阻， 如果在交流的一個周期內它們產生的 _ _ _ _ _ _ 相等，則這個 恒定電流 I 、恒定電壓 U 就是這個交變電流的有效值 ( 3 ) 正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關系 I _ _ _ _ _ _ ， U _ _ _ _ _ ， E E m 2 . 3 平均值： E _ _ _ _ _ _ _ BL v . 1 f 最大值 相同 熱量 nt Im 2 Um 2 目錄 特別提示： 通常所說交變電流 、 電壓的數(shù)值 ， 各種交流 電器設備所標的額定電壓和額定電流的數(shù)值 ， 一般交流 電表測量的數(shù)值 ， 都是指有效值 (除非有特殊說明 ) 目錄 熱身體驗 1 1

5、. 下圖中 不 表示交變電流的是 ( ) 目錄 1 2.一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固 定軸轉動 ,線圈中的感應電動勢 e隨時間 t的變化圖象如圖所示 , 下列說法中正確的是 ( ) A t1時刻通過線圈的磁通量為零 B t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大 C t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大 D每當 e轉換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大 目錄 2 1 . ( 2 0 1 2 高考廣東卷改編 ) 某小型發(fā)電機產生的交變電動 勢為 e 5 0 s in 1 0 0 t ( V ) 對此電動勢，下列表述正確的有 ( ) A 最大值是 50 2 V B 頻率是

6、1 0 0 H z C 有效值是 25 2 V D 周期是 0 . 0 1 s 2 2. 有一個純電阻用電器，當給它加上一恒定電壓 U 時， 通過的電流為 I ，在 t 時間內產生的熱量為 Q . 當給它加上一 交變電壓，在 t 時間內產生的熱量為 2 Q ，則 下列判斷正確 的是 ( ) A 交變電壓的有效值為 2 U B 交變電壓的有效值為 2 U C 交變電流的有效值為 I D 交變電壓的最大值一定為 2 U 目錄 熱身體驗答案與解析 1 1.解析：選 A.只有 A圖中電流方向不變，是直流電， 故 A對；其他都是交變電流 1 2.解析：選 D.t1時刻線圈通過中性面，磁通量最大， A 錯

7、； t2時刻磁通量為零， B錯； t3時刻電動勢為零，磁通 量變化率為零， C錯； e在通過中性面時改變方向，此時 磁通量最大，故 D正確 目錄 2 1. 解析：選 C. 最大值 E m 5 0 V ，有效值為 E E m 2 25 2 V ，頻率為 5 0 H z ，周期為 T 1 f 0 . 0 2 s ，所以 C 正確 2 2. 解析：選 B. 根據(jù)有效值的定義得： U 2 R t 2 Q 2 U 2 R t ， U 2 U .同理可得： I 2 I ，故 A 、 C 錯 B 對；此交 變電流不一定是正弦交流電，故最大值不一定是有效值的 2 倍， D 錯 目錄 一 、 正弦式電流的變化規(guī)

8、律 1 正弦式電流的變化規(guī)律 (線圈在中性面位置開始計時 ) 要點透析直擊高考 函數(shù) 圖象 磁通量 m c o s t BS c o s t 電動勢 e E m s i n t n B S s i n t 目錄 函數(shù) 圖象 電壓 u U m s in t RE m R r s in t 電流 i I m s i n t E m R r s in t 目錄 2 .兩 個特殊位置的特點 ( 1 ) 線圈平面與中性面重合時， S B ， 最大， t 0 ， e 0 ， i 0 ，電流方向將發(fā)生 改變 ( 2 ) 線圈平面與中性面垂直時， S B ， 0 ， t 最大， e 最大， i 最大，電流方向

9、不改變 3 交 變電流瞬時值表達式書寫的基本思路 ( 1 ) 確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式 E m n B S 求出相應峰值 ( 2 ) 明確線圈的初始位置，找出對應的函數(shù)關系式 若線圈從中性面位置開始轉動，則 i t 圖象為正弦函數(shù) 圖象，函數(shù)式為 i I m s in t . 若線圈從垂直中性面位置開始轉動，則 i t 圖象為余弦 函數(shù)圖象，函數(shù)式為 i I m c o s t . 目錄 特別提醒 ： 1 只要平面線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的 軸勻速轉動，就產生正弦式交流電，其變化規(guī)律與線圈的 形狀、轉動軸處于線圈平面內的位置無關 . 2 因 e t ，故 t 圖象與

10、e t 圖象是互余的 . 目錄 即時應用 1 在勻強磁場中 ， 一矩形金屬線框繞與磁感線垂 直的轉軸勻速轉動 ， 如圖甲所示 ， 產生的交變電動勢的圖 象如圖乙所示 ， 則 ( ) A t 0.005 s時線框的磁通量變化率為零 B t 0.01 s時線框平面與中性面重合 C 電流方向每秒改變 100次 D 該交流電的瞬時表達式為 e 311sin100t V 目錄 解析：選 B.線框中感應電動勢與磁通量的變化率成正比 , 而 t 0.005 s時 e最大 ， 磁通量變化率最大 ， 故 A錯； t 0.01 s時 e 0， 最大 ， 故 B正確；周期 T 0.02 s， f 50 Hz， 電流

11、方向每秒改變 100次 ， C錯誤； Em 311 V， 2f 100 rad/s ， 初相為 0 ， 故表達式為 e 311sin100t V， D錯誤 目錄 二 、 對交變電流 “ 四值 ” 的比較和理解 1 交變電流的瞬時值 、 峰值 、 有效值 、 平均值的比較 物理量 物理含義 重要關系 適用情況及說明 瞬時值 交變電流某一時刻的值 e Emsint i I msint 計算線圈某時刻的 受力情況 峰值 最大的瞬時值 Em nBSIm E m/(R r) 討論電容器的擊穿 電壓 目錄 物理含義 重要關系 適用情況及說明 有 效 值 跟交變電流 的熱效應等 效的恒定電 流值 對正 (

12、余 ) 弦式交 變電流有： E E m / 2 U U m / 2 I I m / 2 ( 1 ) 計算與電流的熱 效應有關的量 ( 如 功、功率、熱量等 ) ( 2 ) 電氣設備 “ 銘 牌 ” 上所標的一般 是有效值 ( 3 ) 保險絲的熔斷電 流為有效值 平 均 值 交變電流圖 象中圖線與 時間軸所夾 的面積與時 間的比值 E BL v E n t I E R r 計算通過電路截面 的電量 目錄 2.對交變電流有效值的理解 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應 (電流通過電阻生熱 ) 進行定義的 ， 所以進行有效值計算時 ， 要緊扣電流通過電阻 生熱 (或熱功率 )進行計算 .注意 “ 三

13、同 ” :即 “ 相同電阻 ” ,“ 相同時間 ” 內產生 “ 相同熱量 ” 計算時 “ 相同時間 ” 要取 周期的整數(shù)倍 ， 一般取一個周期 目錄 即時應用 2 (2013泉州模擬 )如圖所示，圖線 a是線圈在勻 強磁場中勻速轉動時產生的正弦交流電的圖象，調整線圈 轉速后，所產生的正弦交流電的圖象如圖線 b所示以下關 于這兩個正弦交流電的說法中正確的是 ( ) A 線圈先后兩次轉速之比為 1 2 B 交流電 a 的電壓瞬時值 u 10 s i n 0 . 4 t V C 交流電 b 的最大值為 20 3 V D 在圖中 t 0 時刻穿過線圈的磁通量為零 目錄 解析：選 C. 由圖象可知 T

14、a 0 . 4 s ， T b 0 . 6 s ，根據(jù) 2 T ， 得 a 5 r a d / s ， b 1 0 /3 r a d / s ，由 2 n ，得轉速之 比 n a n b 3 2 ， A 錯；圖線 a 的最大值為 E m a 1 0 V ， 交流電壓的瞬時值 u E m s i n t 1 0 s i n 5 t V ， B 錯；根據(jù) E m NB S ，得 E m b 2 0 / 3 V ， C 對； t 0 時刻感應電動勢 為零，故磁通量最大， D 錯 目錄 考點探究講練互動 例 1 考點 2 交流電 “ 四值 ” 的計算 如圖所示 ， N 50匝的矩形線圈 abcd， a

15、b邊長 l1 20 cm， ad邊長 l2 25 cm， 放在磁感應強度 B 0.4 T的勻強磁 場中 ， 外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的 OO 軸以 n 3000 r/min的轉速勻速轉動 ， 線圈電阻 r 1 ， 外 電路電阻 R 9 ， t 0時 ， 線圈平面與磁感線平行 ， ab邊 正轉出紙外 、 cd邊轉入紙里 (1)在圖中標出 t 0時感應電流的方向； (2)寫出感應電動勢的瞬時值表達式； (3)線圈轉一圈外力做多少功 ？ (4)從圖示位置轉過 90 的過程中流過 電阻 R的電荷量是多少 ？ 目錄 【解析】 ( 1 ) 線圈感應電流方向為 a d c b a ( 圖略 )

16、 ( 2 ) 線圈的角速度 2 n 1 0 0 r a d / s 圖示位置的感應電動勢最大，其大小為 E m NB l 1 l 2 代入數(shù)據(jù)得 E m 3 1 4 V 電動勢的表達式 e E m c o s t 314 c o s 100 t V. ( 3 ) 電動勢的有效值 E E m 2 線圈勻速轉動的周期 T 2 0 . 02 s 線圈勻速轉動一圈，外力做功大小等于電功的大小，即 W I 2 ( R r ) T E 2 R r T ，代入數(shù)據(jù)得 W 98 . 6 J. ( 4 ) 從 t 0 起轉過 90 過程中， t 內流過 R 的電荷量 q N R r t t NB S R r N

17、B l 1 l 2 R r ，代入數(shù)據(jù)得 q 0 . 1 C. 目錄 【 答案 】 (1)adcba (2)e 314cos100t V (3)98.6 J (4)0.1 C 【規(guī)律總結】 正確理解交變電 流的 “ 四值 ” 是解題關 鍵求電荷量時要用平均值，由法拉第電磁感應定律 E t 求得；交流電路中電表顯示的是有效值；計算熱量、功率、 電功一定要用有效值求解 目錄 考點 3 非正弦式交流電有效值的計算 ( 2 0 1 3 泉州質檢 ) 如圖所示為一交流電壓隨時間變 化的圖象每個周期內 ，前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律 變化，后三分之二周期電壓恒定根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得，此 交流電壓的有效值為 (

18、 ) A 7 . 5 V B 8 V C 2 15 V D 3 13 V 例 3 目錄 【 答案 】 C 【解析】 根據(jù)電流的熱效應有 6 V 2 2 T 3 / R 9 V 2 R 2 T 3 U 2 R T ，解得 U 2 6 0 V 2 ，所以 U 2 15 V ， C 項正確 【解題技巧】 ( 1 ) 要取一個周期的時間計算電熱； ( 2 ) 分段處理：曲線為正弦的部分用 I I m 2 U U m 2 代替， 恒定的部分有效值即為瞬時值 目錄 易錯辨析 弄不清 交流電 “ 四值 ” 的區(qū)別而造成的 錯誤 【 范例 】 一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正 弦規(guī)律圖象如圖甲所示 已

19、知發(fā)電機線圈內阻為 5.0 ， 現(xiàn) 外接一只電阻為 95.0 的燈泡 ， 如圖乙所示 ， 則 ( ) 技法提煉思維升華 目錄 A電壓表 V的示數(shù)為 220 V B電路中的電流方向每秒鐘改變 50次 C燈泡實際消耗的功率為 484 W D發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為 24.2 J 錯因剖析 錯解 1：不能正確區(qū)分電源電動勢和路端電壓，易錯選 A. 錯解 2：認為在一個周期內電流的方向改變 1次 ,則會錯選 B. 目錄 【 答案 】 D 【正確解析】 電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由 圖象知電動勢的最大值 E m 220 2 V ，有效值 E 2 2 0 V ， 燈泡兩端電壓 U RE

20、R r 2 0 9 V ， A 錯；由圖象知 T 0 . 0 2 s ， 一個周期內電流方向改變兩次，可知 1 s 內電流方向改變 100 次， B 錯；燈泡消耗的實際功率 P U 2 R 209 2 9 5 . 0 W 4 5 9 . 8 W ， C 錯；電流的有效值 I E R r 2 . 2 A ，發(fā)電機線圈內 阻每秒鐘產生的焦耳熱為 Q I 2 rt 2 . 2 2 5 . 0 1 J 2 4 . 2 J ， D 對 目錄 【 真知灼見 】 在解答有關交變電流問題時，除要注意電 路結構外，還要區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值 和平均值，最大值是瞬時值中的最大量值，有效值是以電 流的

21、熱效應來等效定義的，與電磁感應問題一樣，求解與 電能、電熱相關問題時，一定要使用有效值，而求解通過 導體截面的電荷量時，一定要用平均值 . 目錄 知能演練輕巧奪冠 目錄 本部分內容講解結束 按 ESC鍵退出全屏播放 目錄 第 2講 變壓器 遠距離輸電 目錄 本節(jié)目錄 基 礎 再 現(xiàn) 對 點 自 測 知 能 演 練 輕 巧 奪 冠 考 點 探 究 講 練 互 動 技 法 提 煉 思 維 升 華 要 點 透 析 直 擊 高 考 目錄 基礎再現(xiàn)對點自測 知識清單 一 、 變壓器原理 1 構造和原理 (如圖所示 ) (1)主要構造：由 _______、 _______和 _________組成 (2)

22、工作原理：電磁感應的 _____現(xiàn)象 原線圈 副線圈 閉合鐵芯 互感 目錄 2 理 想變壓器的基本關系式 ( 1 ) 功率關系： P 入 P 出 ( 2 ) 電壓關系： U 1 U 2 _ _ _ _ ，若 n 1 n 2 ，為 _ _ _ _ 變壓器；若 n 1 n 2 ， 為 _ _ _ _ _ _ 變壓器 ( 3 ) 電流關系：只有一 個副線圈時， I 1 I 2 _ _ _ _ _ ； 有多個副線圈時， U 1 I 1 U 2 I 2 U 3 I 3 U n I n . 二、遠距離輸電 1 電路損失 ( 1 ) 功率損失：設輸電電流為 I ，輸電線的電阻為 R ，則功 率損失為 P _

23、 _ _ _ _ . 降壓 升壓 I2R n1 n2 n2 n1 目錄 ( 2 ) 電壓損失： U _ _ _ _ _ . 減小功率損失和電壓損失，都要求提高 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，減小 輸電電流 2 降 低損耗的兩個途徑 ( 1 ) 一個途徑是減小輸電線的 _ _ _ _ _ _ 由電阻定律 R l S 可 知，在輸電距離一定的情況下，為減小電阻，應當用 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的金屬材料制造輸電線此 外，還要盡可能增 加導線的 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ( 2 ) 另一個途徑是減小輸電導線中的 _ _ _ _ _ ，由 P IU 可

24、知， 當輸送功率一定時，提高 _ _ _ _ _ _ 可以減小輸電電流 IR 輸電電壓 電阻 電阻率小 橫截面積 電流 電壓 目錄 熱身體驗 1 1.關于理想變壓器的工作原理 ,以下說法正確的是 ( ) A通過正弦交變電流的原線圈產生的磁通量不變 B.穿過原、副線圈的磁通量只有在一些特定的時刻才相等 C穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產生感應電動勢 D原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈 目錄 1 2.(2012高考海南卷 )如圖 ， 理想變壓器原 、 副線圈匝數(shù) 比為 20 1， 兩個標有 “12 V, 6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的 兩端 當兩燈泡都正常工作時 ， 原線圈電路中電壓表和電 流

25、表 (可視為理想的 )的示數(shù)分別是 ( ) A 120 V, 0.10 A B 240 V, 0.025 A C 120 V, 0.05 A D 240 V, 0.05 A 目錄 2 1.在遠距離輸電中，當輸電線的電阻和輸送的電功率不 變時，那么 ( ) A輸電線路上損失的電壓與輸送的電流成反比 B輸電的電壓越高，輸電線路上損失的電壓越大 C輸電線路上損失的功率跟輸送電壓的平方成反比 D輸電線路上損失的功率跟輸電線上的電流成正比 目錄 2 2.在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降 壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的 電阻均不變隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正 確

26、的有 ( ) A升壓變壓器的輸出電壓增大 B降壓變壓器的輸出電壓增大 C輸電線上損耗的功率減少 D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大 目錄 熱身體驗答案與解析 1 1. 解析： 選 C. 給原線圈中通正弦交流電，在鐵芯中產生 交變的磁通量，在原、副線圈產生感應電動勢，故 A B D 錯， C 正確 1 2. 解析：選 D. 副線圈電壓 U 2 1 2 V ，由 U 1 U 2 n 1 n 2 得 U 1 2 4 0 V ，副線圈中電流 I 2 2 P U 1 A ，由 I 1 I 2 n 2 n 1 得 I 1 0 . 0 5 A . 2 1. 解析：選 C. 損失電壓 U IR P U R

27、 ，故 A 、 B 錯；損 失功率 P I 2 R P 2 U 2 R ，故 C 對 D 錯 目錄 2 2. 解析：選 D. 由 U 1 U 2 n 1 n 2 可知，匝數(shù)比和輸入 電壓不變，則輸出電壓不變，故 A 錯誤；由 I P U ， U 損 IR ， U 3 U 2 U 損 可知，因 P 變大，則 I 變大， U 損 變大， 因此降壓變壓器的輸入電壓 U 3 變小，而降壓變壓器的匝數(shù) 比不變，故降壓變壓器的輸出電壓變小， B 錯誤；由 P 損 P U 2 R 可知，因 U 不變、 P 變大，所以 P 損 變大，故 C 錯誤；由 P 損 P P U 2 R P PR U 2 可知，因 U

28、 不變、 P 變大，所以 比值變大，故 D 正確 目錄 一 、 理想變壓器及其原 、 副線圈基本量的關系 要點透析直擊高考 理想變壓器 沒有能量損失 (銅損、鐵損 ) 沒有磁通量損失 (磁通量全部集中在鐵芯中 ) 基本 關系 功率關系 原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率 電壓關系 原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負載情況、副線圈個數(shù)的多少無關 電流關系 只有一個副線圈，電流和匝數(shù)成反比 多個副線圈，由輸入功率和輸出功率相等確定電 流關系 頻率關系 原、副線圈中電流的頻率相等 制約 關系 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

29、決定 電流 原線圈電流 I1由副線圈電流 I2和匝數(shù)比決定 目錄 解析：選 D.由各量之間的制約關系可知 D錯 即時應用 1 ( 2 0 1 3 廈門調研 ) 對于理想變壓器，下列說法中 不 正確的是 ( ) A 原線圈的輸入功率隨著副線圈的輸出功率增大而增大 B 原線圈的輸入電流隨著副線圈的輸出電流增大而增大 C 原線圈的電壓不隨副線圈的輸出電流變化而變化 D 當副線圈的電流為零時，原線圈的電壓也為零 目錄 二 、 理想變壓器動態(tài)分析問題 1 匝數(shù)比不變的情況 ， 如圖甲所示： ( 1 ) U 1 不變，根據(jù) U 1 U 2 n 1 n 2 ，輸入電壓 U 1 決定輸出電壓 U 2 ，不 論

30、負載電阻 R 如何變化， U 2 也不變 ( 2 ) 當負載電阻發(fā)生變化時， I 2 變化，輸出電流 I 2 決定輸入電 流 I 1 ，故 I 1 發(fā)生變化 ( 3 ) I 2 變化引起 P 2 變化， P 1 P 2 ，故 P 1 發(fā)生變化 目錄 2 負載電阻不變的情況 ， 如圖乙所示： ( 1 ) U 1 不變， n 1 n 2 發(fā)生變化，故 U 2 變化 ( 2 ) R 不變， U 2 改變，故 I 2 發(fā)生變化 ( 3 ) 根據(jù) P 2 U 2 2 R ， P 2 發(fā)生變化，再根據(jù) P 1 P 2 ，故 P 1 變化， P 1 U 1 I 1 ， U 1 不變，故 I 1 發(fā)生變化 目

31、錄 3 分析動態(tài)問題的思路程序可表示為 U 1 U 1 U 2 n 1 n 2 決定 U 2 I 2 U 2 R 負載 決定 I 2 P 1 P 2 I 1 U 1 I 2 U 2 決定 I 1 P 1 I 1 U 1 決定 P 1 . 目錄 即時應用 2 (2013泰州模擬 )原 、 副線圈的匝數(shù)均可調節(jié) ， 原線圈兩端接一正弦交變電流 ， 為了使變壓器輸入功率增 大 ， 可以采取的措施有 ( ) A 只增加原線圈的匝數(shù) n1 B 只減少副線圈的匝數(shù) n2 C 只減少負載電阻 R的阻值 D 只增大負載電阻 R的阻值 解析：選 C. 由 n 1 n 2 U 1 U 2 知，當 n 1 增大時，

32、 U 2 減小，當減小 n 2 時， U 2 也減小，又根據(jù) P 入 P 出 U 2 2 R 知， A 、 B 、 D 均錯 誤， C 正確 目錄 三 、 關于遠距離輸電問題的分析 1 遠距離輸電的處理思路 對高壓輸電問題 ， 應按 “ 發(fā)電機 升壓變壓器 遠距離輸電 線 降壓變壓器 用電器 ” 這樣的順序 ， 或從 “ 用電器 ” 倒 推到 “ 發(fā)電機 ” 一步一步進行分析 2 遠距離高壓輸電的幾個基本關系 (以圖為例 )： 目錄 ( 1 ) 功率關系： P 1 P 2 ， P 3 P 4 ， P 2 P 損 P 3 . ( 2 ) 電壓、電流關系： U 1 U 2 n 1 n 2 I 2

33、I 1 ， U 3 U 4 n 3 n 4 I 4 I 3 U 2 U U 3 ， I 2 I 3 I 線 ( 3 ) 輸電電流： I 線 P 2 U 2 P 3 U 3 U 2 U 3 R 線 . ( 4 ) 輸電線上損耗的電功率： P 損 I 線 U I 2 線 R 線 P 2 U 2 2 R 線 當輸送的電功率一定時，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 n 2 . 目錄 即時應用 3 ( 2 0 1 2 高考天津卷 ) 通過一理想變壓器，經同一 線路輸送相同的電功率 P ，原線圈的電壓 U 保持不變，輸 電線路的總電阻為 R .當副線圈與原線圈的匝數(shù)比為

34、 k 時， 線路損耗的電功率為 P 1 ，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提 高到 nk ，線路損耗的電功率為 P 2 ，則 P 1 和 P 2 P 1 分別為 ( ) A. PR kU ， 1 n B. P kU 2 R ， 1 n C. PR kU ， 1 n 2 D. P kU 2 R ， 1 n 2 目錄 解析：選 D. 由理想變壓器 U 1 U 2 n 1 n 2 得：副線圈電壓 U kU ， 而理想變壓器 P 入 P 出 ，副線圈電流 I P U P kU ，線路 損耗的電功率 P 1 I 2 R P kU 2 R .同理可知 P 2 I 2 R P n k U 2 R ，得 P 2 P

35、 1 1 n 2 ，故 D 項正確 目錄 考點探究講練互動 例 1 考點 1 理想變壓器基本關系的應用 ( 2 0 1 2 高考新課標全國卷 ) 自耦變壓器鐵芯上只繞有一個 線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分一升壓式自耦調壓 變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調已知變壓器線圈 總匝數(shù)為 1 9 0 0 匝；原線圈為 1 1 0 0 匝，接在有效值為 2 2 0 V 的 交流電源上當變壓器輸出電壓調至最大時，負載 R 上的功率 為 2 . 0 k W . 設此時原線圈中電流有效值為 I 1 ， 負載兩端電壓的有效值為 U 2 ，且變壓器是理想 的，則 U 2 和 I 1 分別約為 ( ) A

36、 3 8 0 V 和 5 . 3 A B 3 8 0 V 和 9 . 1 A C 2 4 0 V 和 5 . 3 A D 2 4 0 V 和 9 . 1 A 目錄 【 答案 】 B 【解析】 對理想變壓器有 U 2 n 2 n 1 U 1 3 8 0 V ，由 P 2 I 2 U 2 得 I 2 P 2 U 2 2 0 0 0 380 A 5 . 3 A 依據(jù) I 1 I 2 n 2 n 1 得 I 1 n 2 n 1 I 2 1 9 0 0 1 1 0 0 5 . 3 A 9 . 1 A ，故只有選項 B 正確 【規(guī)律總結】 理想變壓器的兩個基本公式 ( 1 ) U 1 U 2 n 1 n

37、2 ， I 1 I 2 n 2 n 1 ，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有 電壓和匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比 ( 只適用于有一個副 線圈的情況 ) ( 2 ) P 入 P 出 ，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入 功率總等于所有輸出功率之和 目錄 考點 2 理想變壓器的動態(tài)分析 (2012高考福建卷 )如圖所示 ， 理想變壓器原線圈輸 入電壓 u Umsint， 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 ( ) A I1和 I2表

38、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 例 2 目錄 【 答案 】 C 【 規(guī)律總結 】 分析理想變壓器的動態(tài)變化問題 ， 關鍵是 抓住不變量 ， 以不變量作為分析基礎 ， 然后根據(jù)歐姆定律 分析電流 、 電壓等各量的變化 【解析】 交流電表測量的是交變電流的有效值，故 A 、 B 皆錯誤 由于理想變壓器的輸出電壓 U 2 n 2 n 1 U 1 與負載無關， 即滑片 P 下滑時 U 2 不變，故 D 錯誤由 I 1 U 1 U 2 2 R 0 R 知 R 減小時 I 1 變大，

39、故 C 正確 目錄 考點 3 有關遠距離輸電的計算 某學校有一臺應急備用發(fā)電機 ， 內阻為 r 1 ， 升 壓變壓器的匝數(shù)比為 1 4， 降壓變壓器的匝數(shù)比為 4 1， 輸電線的總電阻為 R 4 ， 全校 22個教室 ， 每個教室用 “220 V, 40 W”的燈泡 6盞 ， 要求所有燈都正常發(fā)光 ， 則 (1)輸電線上損耗的電功率多大 ？ (2)發(fā)電機的輸出功率多大 ？ (3)發(fā)電機的電動勢多大 ？ 例 3 目錄 【 思路點撥 】 解答本題時可按以下思路分析： 【 解析 】 (1)根據(jù)題意 ， 畫出從發(fā)電機到教室燈泡之間的 傳輸過程 ， 如圖所示 目錄 所有燈都正常工作的總功率為 P 2 2

40、2 6 40 W 5280 W 用電器都正常工作時的總電流為 I 2 P 2 U 2 5 2 8 0 220 A 24 A 兩個變壓器之間輸電線上的電流為 I R I 2 I 2 4 6 A 故輸電線上損耗的電功率 P R I 2 R R 1 4 4 W. ( 2 ) 升壓變壓器的輸出功率為 P 1 P R P 2 5 4 2 4 W 而發(fā)電機輸出功率即為升壓變壓器的輸入功率 P 出 P 1 P 1 5 4 2 4 W. 目錄 【 答案 】 (1)144 W (2)5424 W (3)250 V ( 3 ) 降壓變壓器上的輸入電壓 U 2 4 U 2 8 8 0 V 輸電線上的電壓損失為 U

41、R I R R 24 V 因此升壓變壓器的輸出電壓為 U 1 U R U 2 9 0 4 V 升壓變壓器的輸入電壓為 U 1 U 1 4 2 2 6 V 升壓變壓器的輸入電流為 I 1 4 I R 24 A 發(fā)電機的電動勢 E U 1 I 1 r 2 2 6 V 24 1 V 250 V. 目錄 【反思領悟】 遠距離高壓輸電中的物理量較多，在解決 此類問題時應先畫出輸電電路圖，規(guī)定好所用的字母，理 解各物理量間的關系，特別值得注意的是升壓變壓器副線 圈的電流和降壓變壓器的電流是相等的，但升壓變壓器副 線圈的電壓和降壓變壓器的電壓是不等的，計算導線的電 阻時長度應是雙距離的長度等在求解輸電線路上

42、損失的 電功率時，一般由 P 損 I 2 線 R 線 來求雖然也可用 P 損 U 2 R 求 解，但必須弄明白 U 一定是輸電線路上電阻 R 所對應的電 壓降， U 絕不是輸電電壓 目錄 易錯辨析 對輸電線路中各量關系不明確造成錯誤 技法提煉思維升華 【范例】 某遠距離輸電電路的輸電電壓為 U ，輸電導線 的總電阻為 R ，下列分析正確的是 ( ) A 由公式 P U 2 R 得到 ,輸電導線的電阻越大 ,功率損失越少 B 由公式 I U R 得到，輸電導線的電阻越小，電流越大 C 由公式 P I 2 R 得到，輸電電流越大，輸電導線上的功 率損失越大 D 由公式 P IU 得到，輸電導線上的

43、功率損失與電流強 度成正比 目錄 錯因剖析 錯解 1：不清楚輸電電壓與損失電壓的區(qū)別 ， 而誤選 A或 D. 錯解 2：不清楚輸電電流是由輸出功率和輸電電壓決定的而 誤選 B. 目錄 【 答案 】 C 【正解解析】 用 P U 2 R 討論輸電導線的功率損失時，電 壓應為導線損失 的電壓 U ，而不能用輸電電壓，故 A 錯； 用 I U R 討論輸電線中的電流，電壓應為導線損失的電壓， 實際上輸電電流 I P U ，故 B 錯； C 項中 I 、 R 均是導線的 電學量，故 C 正確；而 P IU 是輸電功率，不是導線損失 的功率，而導線損失的功率應為 P P U 2 R ，故 D 錯 目錄 【 真知灼見 】 1在應用電學公式時，要注意公式中的每 一個量必須是同一段電路或同一個元件的量； 2對遠距離輸電，要弄清各量之間的關系，常見錯誤都是 誤認為導線上的電壓降等于輸電電壓 .解決的方法是：把升 壓變壓器看做電源，導線、降壓變壓器看做用電器，兩者 串聯(lián)接到升壓變壓器上 . 目錄 知能演練輕巧奪冠 目錄 本部分內容講解結束 按 ESC鍵退出全屏播放