高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第十一章 第一單元第2課時 變壓器 電能的輸送課件 選修32

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1、高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理第一單元交變電流第一單元交變電流第第2課時變壓器電能的輸送課時變壓器電能的輸送 選修32 第十一章交變電流傳感器 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧考點一變壓器1變壓器：變壓器是一種能改變_電壓的設(shè)備它是由一個閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的，跟電源相連的叫_(或叫初級線圈)，跟負(fù)載相連的叫_(或叫次級線圈)其工作原理是_，故它不能改變恒定電流2理想變壓器：沒有漏磁和能量損失的變壓器(1)輸入功率與輸出功率的關(guān)系是_答案：1交流原線圈副線圈電磁感應(yīng)2(1)P1P2高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)電壓與匝數(shù)的關(guān)系是_，適用于

2、繞在同一鐵芯上的多個線圈的變壓器(3)電流與匝數(shù)的關(guān)系是_，僅適用于只有一個副線圈的變壓器(4)原、副線圈交流電的頻率關(guān)系是_3兩種常見的變壓器(1)自耦變壓器(如調(diào)壓變壓器)：鐵芯上只繞_線圈，可升壓，可降壓答案：(2) 3(1)一個(2)高壓低壓大電流小電流外殼副線圈U1U2n1n2 (3)I1I2n2n1 (4)f1f2 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理要點深化要點深化1理想變壓器的理想化條件及工作原理理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別(即磁漏)工作原理：利用了法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律閉合鐵芯把在鐵芯上具有的磁通量導(dǎo)在鐵芯之內(nèi)而不外漏

3、，這樣，通過繞在鐵芯上所有線圈的磁通量的變化率相同，利用法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈上的電壓與其匝數(shù)成正比根據(jù)楞次定律可知，原、副線圈上的電流呈現(xiàn)出正弦對余弦的關(guān)系高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理2多個副線圈電流關(guān)系的推導(dǎo)電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系僅適用于只有一個副線圈的變壓器如果副線圈有多個則不適用了，可以根據(jù)輸入功率等于輸出功率的關(guān)系推導(dǎo)出：U1I1U2I2U3I3再根據(jù)可得出：n1I1n2I2n3I3根據(jù)以上關(guān)系知：匝數(shù)比一定時，U2由U1決定；輸入電流由輸出電流決定；輸入功率由輸出功率決定U2n2n1U1，U3n3n1U1 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧考點二電能的輸送1輸電線上

4、電能的損失：在輸電導(dǎo)線上，由于電流的_效應(yīng)，必然有一部分_轉(zhuǎn)化成_而損失掉2減小輸電線上損耗電能的方法根據(jù)焦耳定律表達(dá)式_可知：(1)減小輸送電路的_；(2)減小輸送電路的_答案：1熱電能內(nèi)能2QI2Rt(1)電流(2)電阻高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理3高壓輸電的原理由輸送功率PUI，其中U為_，I為_，由于輸送功率是有限的，因而可以通過提高_(dá)，以減小_，則線路上的損耗P損I2R可大幅度減小，這是行之有效的辦法答案：輸送電壓輸送電流輸送電壓輸送電流高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理要點深化要點深化1遠(yuǎn)距離輸電的電路構(gòu)成如下圖所示高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理2遠(yuǎn)距離輸電功率、電壓、電流之間的關(guān)系(1)

5、功率之間的關(guān)系是：P1P2，P3P4，P2P3Pr(2)電壓之間的關(guān)系是： (3)電流之間的關(guān)系是：可見其中電流之間的關(guān)系最簡單，I2、Ir、I3中只要知道一個，另兩個總跟它相等因此求輸電線上的電流往往是這類問題的突破口U1U2n1n2，U3U4n3n4，U2U3U I1I2n2n1，I3I4n4n3，I3I2Ir 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理3輸電線上的電阻、功率損失和電壓損失的計算(1)輸電線的電阻可能分兩條導(dǎo)線長度給，也可能總的給，審題要謹(jǐn)慎(2)計算時都必須用PrIr，UrIrr，而不能用Pr .特別重要的是要會分析輸電線上的功率損失減少輸電線功率損失的途徑是提高輸電電壓或增大輸電導(dǎo)線

6、的橫截面積兩者相比，當(dāng)然選擇前者若輸電線功率損失已經(jīng)確定，那么升高輸電電壓能減小輸電線截面積，從而節(jié)約大量金屬材料和架設(shè)電線所需的鋼材和水泥，還能少占用土地U22r PrP1U22LS1U22S，由此得出結(jié)論： 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型一變壓器問題的動態(tài)分析如圖所示，動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 如圖所示為一理想變壓器，S為雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原、副線圈中的電流， P1表示原線圈的輸入功率，則()AS接在a處，保持U1不變，P向下移動時，U2增大BS接在a處，保持

7、U1不變，P向下移動時，P1增大C保持U1及P的位置不變，S由b接到a時，R的功率減小D保持U1及P的位置不變，S由b接到a時，R的功率增大高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：輸出電壓U2 U1，當(dāng) 、U1不變時，無論負(fù)載電阻R變化與否，U2不會改變，A錯誤；但由于R變小，I2變大，副線圈的輸出功率變大，故P1增大，B正確保持U1及P的位置不變，S由b接到a時， 變小，則U2變小，由PR 可知，R消耗的功率減小，C正確D錯誤答案：BCn2n1 n2n1 U22R 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理點評：(1)輸入電壓U1決定輸出電壓U2，當(dāng)U1不變時，不論負(fù)載電阻R變化與否，U2不會改變；(2)輸出電

8、流I2決定輸入電流I1，在U1不變時，輸出電壓U2被確定，當(dāng)負(fù)載電阻R增大時，I2減小，則I1相應(yīng)減??；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，I2增大，則I1相應(yīng)增大，因此在使用變壓器時，不能使變壓器次級線圈短路；(3)輸出功率P2決定輸入功率P1，理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，即P1P2，當(dāng)P2變化時，P1同樣變化高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練1如圖所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3均為固定電阻，開關(guān)S是閉合的V1和V2為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2; A1、A2和A3為理想電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3.現(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是

9、()AU2不變、I2變小BI1變小、I3變小CI2變小、I3變大 DU2變小、I2變大高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：因為變壓器的匝數(shù)與U1不變，故U2不變當(dāng)S斷開時，因負(fù)載電阻增大，故I2減小，A正確；由于U1I1U2I2，故I1也將減小；因為R1的電壓減小，故R2、R3兩端的電壓將增大，I3變大，C正確答案：AC高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理求解遠(yuǎn)距離輸電問題的關(guān)鍵是：1熟悉“交流發(fā)電機(jī)升壓變壓器輸電線降壓變壓器用電戶”這一過程，并畫出這一過程的示意圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上2利用逆算法解決電能的輸送問題時往往比較方便，方法是先從負(fù)載的功率算起，一直推算到升壓變壓器的輸入端3

10、利用輸電線消耗電能和輸電電流情況向兩邊推算，也是經(jīng)常應(yīng)用到的題型二遠(yuǎn)距離輸電問題研究高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 發(fā)電廠輸出的功率為P0.若發(fā)電廠通過兩條輸電線直接向遠(yuǎn)處的用電設(shè)備供電時，額定電壓為U的用電設(shè)備消耗的功率為P1；若發(fā)電廠用一臺升壓變壓器T1先把電壓升高，仍通過原來的輸電線供電，到達(dá)用電設(shè)備所在地，再通過一臺降壓變壓器T2把電壓降到用電設(shè)備的額定電壓U，用電設(shè)備可獲得的功率增加至P2.(1)試根據(jù)題意畫出二次變壓輸電全過程的原理圖；(2)試求升壓變壓器T1的原線圈與副線圈的匝數(shù)比N1/N2以及降壓變壓器的原線圈與副線圈的匝數(shù)比n1/n2.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：(1)畫

11、出二次變壓輸電全過程的原理圖如下圖所示：(2)設(shè)輸電線的總電阻為R，當(dāng)發(fā)電廠變壓器直接向用電設(shè)備供電時，輸電線中的電流強(qiáng)度為I1，則有P1I1U，P0P1IR解得I1P1/U，RP0P1P21U2 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理設(shè)降壓變壓器T2的輸入電流為I2，輸出電流為I2，則有P2I2U，P0P2IR，由此得故降壓變壓器T2原線圈匝數(shù)n1與副線圈匝數(shù)n2之比設(shè)電源輸出電壓為U0，根據(jù)直接輸電的情況可得U0P0/I1；由此可知，通過變壓器之前電源的輸出電流為P0/U0II1，即與直接輸電的電流相等故升壓變壓器T1的原線圈匝數(shù)N1與副線圈匝數(shù)N2之比I2P2/U，I2 P0P2RP1U P0P2

12、P0P1 n1n2I2I2P2P1 P0P1P0P2 N1N2I2I1 P0P2P0P1 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理答案：(1)圖見解析(2)點評：本題通過線路上消耗的電功率找出兩種情況下線路上的電流強(qiáng)度，從而確定升壓變壓器的匝數(shù)比N1/N2，再求用電設(shè)備增加了功率后的電流強(qiáng)度，就可以求出降壓變壓器的匝數(shù)比n1/n2.希望同學(xué)們能夠掌握這個思路N1N2P0P2P0P1 n1n2P2P1 P0P1P0P2 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練2一水電站的發(fā)電機(jī)輸出功率100 kW，采用11 kV的電壓向遠(yuǎn)處的山村送電，輸電線路上損耗功率為4%.為了適應(yīng)發(fā)展的要求，計劃在原址對電站進(jìn)行

13、擴(kuò)容，對輸電線路進(jìn)行相應(yīng)的改造擴(kuò)容后電站在發(fā)電能力提高的原來的3倍問：(1)如果仍采用原有規(guī)格的輸電導(dǎo)線，又要保證發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷工作時線路的輸電效率不低于96%，則輸電電壓至少要提高到多少伏？(2)如果將輸電電壓提高到22 kV，則線路的輸電效率是多少？此是用戶得到的功率又是多少？高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：(1)電站擴(kuò)容后使用原有導(dǎo)線而輸電效率又保持不變，應(yīng)有： 聯(lián)立兩式，則擴(kuò)容后的最小電壓： (2)如果輸電電壓提高到U322 kV，則有：聯(lián)立兩式，可解得線路的輸電效率為：97%用戶得到的功率為3P97%291 kW.答案：(1)19.1 kV(2)97%291 kWP4%PU12R 3

14、P4%3PU22R U2 3U1 311 kV19.1 kV 3P(1)3PU32R 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 如圖所示，收音機(jī)的變壓器的初級線圈I有1210匝，接在U1220 V的交流電源上，變壓器有兩個次級線圈次級線圈的匝數(shù)為35匝，次級線圈的匝數(shù)是1925匝如果不計變壓器自身的能量損耗，當(dāng)變壓器工作時，線圈的電流是0.3 A時，初級線圈的電流I10.114 A，求線圈中電流和輸出電壓(電流的計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)警示亂套公式 進(jìn)行解題I1I2n2n1 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理錯解：由變壓器公式 0.0716 A.分析糾錯：當(dāng)次級線圈不止一個的時候，變壓器公式不再成立，應(yīng)該利用能量守恒定律，從輸入功率等于輸出功率入手求解不計變壓器自身的能量損耗，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律P1P2P3 I1U1I2U2I3U3答案：350 V0.0662 AU1U3n1n3，U3n3n1U119251210220350 V 又I1I3n3n1，I3n1n3I1121019250.114 U2n2n1U13512102206.36 V U3n3n1U119251210220350 V I3I1U1I2U2U30.0662 A 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理祝祝您您