2022年高考物理一輪復習 第十章 交變電流 第2單元 變壓器 電能的輸送教案

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1、2022年高考物理一輪復習 第十章 交變電流 第2單元 變壓器 電能的輸送教案 一、理想變壓器 1、構(gòu)造：兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個閉合鐵芯上構(gòu)成變壓器． 2、作用：在輸送電能的過程中改變電壓． 3、原理：其工作原理是利用了電磁感應現(xiàn)象．（互感）． 4、理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律． 在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓U1后，由于電磁感應的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應定律有：，，忽略原、副線圈內(nèi)阻，有 U1＝E1 ，U2＝E2，另外，考慮到鐵心的導磁作用而且忽略漏磁，即認為在任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有 由此便可得理想變壓器

2、的電壓變化規(guī)律為 在此基礎上再忽略變壓器自身的能量損失（一般包括線圈內(nèi)能量損失和鐵芯內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”），有 ，而 ， 于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為，由此可見：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，忽略變壓器自身的能量損耗（實際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因數(shù)的差別．） 二、變壓器的物理量變化的規(guī)律 1、電壓規(guī)律 理解：（1）U1由電源決定，U2 隨U1和n的變化而變化，副線圈相當于一個新電源 （2）U / n 表示單匝線圈的電壓。（類比于砌墻） 2、功率規(guī)律

3、 理解：（1）理想變壓器只傳遞能量，不消耗能量 （2）p1隨p2的變化而變化，但p1不能無限地變大，要受到發(fā)電機最大輸出功率地限制（類比：銀行出納） 3、電流規(guī)律 U1 I1 U3I3 U2 I2 理解： R增大，I2 減小，p2 減小，p1減小，I1 減小 n2增加，U2增加，I2 增加，p2增加，p1增加，I1增加 結(jié)論：I1隨I2地變化而變化 4、 多組副線圈 （1）無論原副線圈，磁通量變化率相同，所以有 （類比：砌墻） n2 L n3 R 220V n1 （2） 令

4、 【例1】 理想變壓器初級線圈和兩個次級線圈的匝數(shù)分別為n1=1760匝、n2=288匝、n3=800 0匝，電源電壓為U1=220V。n2上連接的燈泡的實際功率為36W，測得初級線圈的電流為I1=0.3A，求通過n3的負載R的電流I3。 解：由于兩個次級線圈都在工作，所以不能用I∝1/n，而應該用P1=P2+P3和U∝n。由U∝n可求得U2=36V，U3=1000V；由U1I1=U2I2+U3I3和I2=1A可得I3=0.03A。 【例2】在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器。如下所示的四個圖中，能正確反應其工作原理的是 A A A A

5、A 零線 火線 火線 零線 零線 火線 零線 火線 A. B. C. D. 【例3】如圖，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強度，則（A、B、D） A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大 B.保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗的功率減小 C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大 D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I

6、1將增大 【例4】一臺理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，兩個副線圈的匝數(shù)分別是n2=60匝，n3=600匝，若通過兩個副線圈中的電流強度分別是I2=1 A，I3=4 A，求原線圈中的電流強度. 根據(jù)電功率公式有：I1U1=I2U2+I3U3 ①， 又因為，U2= ② ，U3=U1 ③， 把②③代入①，整理得：I1n1=I2n2+I3n3 所以I1 = A = 2.24 A 三、遠距離輸電 用戶 電源 U,p △U，△p R U′，p′ A、明確物理量 電源的輸出電壓U，輸出功率p 導線上損失電壓△U，損失功率△p 用戶得到

7、的電壓U′，得到的功率p′ B．怎樣減少電能損失 1、 減小時間t 2、 減小電阻 減小導線長度L，減小電阻率（銅和鋁）增大截面積s 3、 減小電流，提高輸出電壓，⊿p與輸出電壓U平方反比 C．其他方面的能量損失—輸電線上的電壓損失，除與輸電線的電阻有關(guān)，還與感抗和容抗有關(guān)。當輸電線路電壓較高、導線截面積較大時，電抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大。 【例5】 在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個坑口電站，輸送的電功率為P=500kW，當使用U=5kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求：⑴這時的輸電效率η和輸

8、電線的總電阻r。⑵若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應使用多高的電壓向外輸電？ 解；⑴由于輸送功率為P=500kW，一晝夜輸送電能E=Pt=12000度，終點得到的電能E /=7200度，因此效率η=60%。輸電線上的電流可由I=P/U計算，為I=100A，而輸電線損耗功率可由Pr=I 2r計算，其中Pr=4800/24=200kW，因此可求得r=20Ω。 ⑵輸電線上損耗功率，原來Pr=200kW，現(xiàn)在要求Pr/=10kW ，計算可得輸電電壓應調(diào)節(jié)為U / =22.4kV。 【例6】發(fā)電機輸出功率為100 kW，輸出電壓是250 V，用戶需要的電壓是220

9、V，輸電線電阻為10 Ω.若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求： （1）在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比. （2）畫出此輸電線路的示意圖. （3）用戶得到的電功率是多少？ 解析：輸電線路的示意圖如圖所示， 輸電線損耗功率P線=100×4% kW=4 kW，又P線=I22R線 輸電線電流I2=I3=20 A 原線圈中輸入電流I1= A=400 A 所以，這樣U2=U1=250×20 V=5000 V U3=U2-U線=5000-20×10 V=4800 V，所以 用戶得到的電功率P出=100×96% kW=96 Kw 四、針對訓練 1如圖所

10、示，在繞制變壓器時，某人誤將兩個線圈繞在圖示變壓器鐵芯的左右兩個臂上，當通以交流電時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈，另一半通過中間的臂，已知線圈1、2的匝數(shù)比為N1∶N2=2∶1，在不接負載的情況下 A.當線圈1輸入電壓220 V時，線圈2輸出電壓為110 V B.當線圈1輸入電壓220 V時，線圈2輸出電壓為55 V C.當線圈2輸入電壓110 V時，線圈1輸出電壓為220 V D.當線圈2輸入電壓110 V時，線圈1輸出電壓為110 V 2.在某交流電路中，有一正在工作的變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為n1=600，n2=120，電源電壓U1=220 V，原線圈中

11、串聯(lián)一個0.2 A的保險絲，為保證保險絲不被燒毀，則 A.負載功率不能超過44 W B.副線圈電流最大值不能超過1 A C.副線圈電流有效值不能超過1 A D.副線圈電流有效值不能超過0.2 A 3.如圖（a）、（b）所示，當圖中a、b兩端與e、f兩端分別加上220 V的交流電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為110 V.若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110 V的交流電壓，則a、b與e、f間的電壓為 A.220 V，220 V B.220 V，110 V C.110 V，110 V D.220 V，0 4.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)n1∶n2∶n3=3∶2∶1，副線圈Ⅱ上接有“8 V，8 W”的燈泡L1、L2，副線圈Ⅲ上接有“6 V，9 W”的燈泡L3、L4，原線圈上接有電阻R1=3 Ω，當a、b兩端接交變電源后，L1、L2正常發(fā)光，則交變電源的輸出功率為 A.24 W B.34 W C.36 W D.72 W