第2節變壓器電能的輸送教材梳理·自主預習真題試做·模擬演練考點研析·感悟提升一、理想變壓器1.理想變壓器的構造和原理(如圖所示)知識梳理教材梳理·自主預習(1)主要構造:由

、

和

組成.(2)工作原理:電磁感應的

現象.原線圈副線圈閉合鐵芯互感注意:理想變壓器是一個理想化模型.2.理想變壓器的基本關系式(1)功率關系:

.P入=P出U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn3.幾種常見的變壓器(1)自耦變壓器——調壓變壓器.自耦變壓器原理如圖所示:若AX為輸入端,觸頭a向上移動時,副線圈匝數n2

,輸出電壓

.增加升高(2)互感器二、遠距離輸電1.輸電過程(如圖所示)2.電壓損失(1)ΔU=U-U′.(2)ΔU=

.3.功率損失(1)ΔP=P-P′.IRI2R4.輸送電流自主探究變壓器線圈中的電流越大,所用的導線應當越粗.街頭見到的變壓器是降壓變壓器,假設它只有一個原線圈和一個副線圈,哪個線圈應該使用較粗的導線?為什么?答案:降壓變壓器的副線圈兩端電壓低,匝數少,通過的電流大,為減小產生的熱量,減小線圈導線的電阻,應該用較粗的導線.小題檢測1.思考判斷(1)理想變壓器的基本關系式中,電壓和電流均為有效值.(

)√(2)變壓器不但能改變交變電流的電壓,還能改變交變電流的頻率.(

)(3)變壓器副線圈并聯更多的用電器時,原線圈輸入的電流隨之減小.(

)(4)高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發熱損耗.(

)(5)在輸送電壓一定時,輸送的電功率越大,輸電過程中的電能損失越大.(

)××√√2.理想變壓器上接有三個完全相同的燈泡,其中一個與該變壓器的原線圈串聯后接入交流電源,另外兩個并聯后接在副線圈兩端.已知三個燈泡均正常發光,則該變壓器原、副線圈的匝數之比為(

)A.1∶2 B.2∶1C.2∶3 D.3∶2B3.如圖所示,變壓器輸入有效值恒定的電壓,副線圈匝數可調,輸出電壓通過輸電線送給用戶(電燈等用電器),R表示輸電線的電阻,則(

)A.用電器增加時,變壓器輸出電壓增大B.要提高用戶的電壓,滑動觸頭P應向上滑C.用電器增加時,輸電線的熱損耗減少D.用電器增加時,變壓器的輸入功率減小B4.在遠距離輸電時,在輸送的電功率和輸電線電阻都保持不變的條件下,輸電的電壓為U1時,輸電線上損失的功率為P1;輸電的電壓為U2時,輸電線上損失的功率為P2.則U1∶U2為(

)A考點一理想變壓器的原理和基本關系考點研析·感悟提升理想變壓器以及原、副線圈基本量的關系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,P入=P出電壓關系原、副線圈的電壓比等于匝數比,U1∶U2=n1∶n2,與負載的多少無關電流關系只有一個副線圈時,I1∶I2=n2∶n1;有多個副線圈時,由P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn,得I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn頻率關系f1=f2(變壓器不改變交變電流的頻率)AC解析:由題可知,原線圈兩端電壓有效值為220V,由理想變壓器變壓規律可知,副線圈兩端電壓即電壓表示數為44V,B項錯誤;由歐姆定律可知,通過負載電阻R的電流的有效值為1A,根據理想變壓器變流規律可知,原線圈中電流即電流表示數為0.20A,A項正確;原線圈輸入功率P=U1I1=44W,C項正確;由交流電源電壓表達式可知,交變電流的頻率為50Hz,而理想變壓器不改變交變電流的頻率,D項錯誤.[針對訓練]普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流,通常要通過電流互感器來連接,圖中電流互感器ab一側線圈的匝數較少,工作時電流為Iab,cd一側線圈的匝數較多,工作時電流為Icd,為了使電流表能正常工作,則(

)A.ab接MN,cd接PQ,Iab<IcdB.ab接MN,cd接PQ,Iab>IcdC.ab接PQ,cd接MN,Iab<IcdD.ab接PQ,cd接MN,Iab>IcdB解析:電流互感器ab一側線圈匝數比cd一側線圈匝數少,根據變流比公式Iabnab=Icdncd可知,Iab>Icd,又電流互感器的作用是減小測量電流,即電流表應接在電流較小的一側,ab接MN,cd接PQ,選項B正確.考點二理想變壓器的動態分析1.變壓器動態分析的兩種情況匝數比不變的情況負載電阻不變的情況2.分析動態問題的思維程序可表示為[例2]如圖所示的電路中,有一理想變壓器,左側并聯一只理想電壓表V1后接在穩定的交流電源上;右側串聯燈泡L和滑動變阻器R,R上并聯一只理想電壓表V2.下列說法中正確的是(

)A.當F不動,P向下滑動時,V1示數變大,V2示數變小B.當F不動,P向下滑動時,燈泡消耗的功率變小C.當P不動,F向下移動時,V1,V2的示數均變小D.當P不動,F向下移動時,燈泡消耗的功率變大B解析:當F不動,P向下滑動時,滑動變阻器接入電路中的電阻變大,則副線圈回路中總電阻變大,回路中電流減小,燈泡兩端電壓減小,功率變小,滑動變阻器兩端電壓變大,V2的示數變大,而原線圈兩端電壓不變,則A項錯誤,B項正確;當P不動,F向下移動時,根據理想變壓器特點可知原線圈兩端電壓不變,副線圈兩端電壓減小,則副線圈回路中電流變小,燈泡L消耗的功率減小,電壓表V2的示數變小,C,D項錯誤.[針對訓練](多選)如圖(甲)所示,理想變壓器原、副線圈的匝數比為4∶1,RT為電阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻,R1為定值電阻,電壓表和電流表均為理想交流電表.原線圈所接電壓u隨時間t按正弦規律變化,如圖(乙)所示.下列說法正確的是(

)A.變壓器輸入、輸出功率之比為4∶1B.變壓器原、副線圈中的電流之比為1∶4C.u隨t變化的規律為u=51sin(50πt)VD.若熱敏電阻RT的溫度升高,則電壓表的示數不變,電流表的示數變大BD1.理清三個回路(如圖所示)考點三遠距離輸電2.抓住兩個聯系3.掌握一個守恒P1=P損+P4.[例3]

(多選)小型水力發電站的發電機有穩定的輸出電壓,輸電時先通過發電站附近的升壓變壓器升壓,然后通過輸電線路把電能輸送到遠處用戶附近的降壓變壓器,經降壓變壓器降低電壓后再輸送至各用戶,如圖所示.設變壓器都是理想變壓器,那么在用電高峰期,隨著用電器的增多,用戶消耗的電功率增加,下列說法正確的是(

)A.發電機的輸出電流變小B.高壓輸電線路的功率損失變大C.降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小D.升壓變壓器副線圈兩端的電壓變大BC思路探究:根據用電器增加,可知降壓變壓器的輸出電流變大,故輸電線上的電流增大,升壓變壓器的輸入電流增大,進而分析其他物理量.解析:用電高峰期用電器增多,降壓變壓器的輸出電流增大,由變壓器原副線圈電流關系可知輸電線上的電流I增大,發電機的輸出電流變大,選項A錯誤;輸電線路上損失的功率P損=I2R,R為輸電線路電阻,故P損變大,選項B正確;升壓變壓器副線圈的輸出電壓U2只與輸入電壓U1及原、副線圈匝數比有關,即升壓變壓器副線圈兩端的電壓不變,選項D錯誤;降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3=U2-U損,U損=IR,I增大,U損增大,故U3減小,由理想變壓器原副線圈的電壓關系可知降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小,選項C正確.方法技巧(1)畫出電能輸送的整個原理草圖.(2)以變壓器鐵芯為界線區分各個獨立回路,分析回路中的電壓、電流和功率等問題.(3)各回路間通過變壓器的匝數比、電壓比、電流比和原、副線圈輸入功率與輸出功率相同的關系相聯系.1.圖示為遠距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T的原、副線圈匝數分別為n1,n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u=Umsinωt的交流電源,若輸送電功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率為(

)題組訓練C2.一小型水電站,其交流發電機與升壓變壓器原線圈連接,如圖為輸電示意圖.升壓變壓器原線圈的輸入功率為P1=1000kW,輸入電壓為U1=1000V,在輸電過程中,要求能量損耗等于原線圈輸入功率的4%,已知輸電線電阻為16Ω,用戶降壓變壓器的輸出電壓為240V,求:(1)升壓變壓器原線圈中的電流I1;(2)輸電線中的電流I線;答案:(1)1000A

(2)50A

(3)升壓變壓器與降壓變壓器的匝數比各為多少.答案:(3)1∶20

80∶11.(2016·全國Ⅲ卷,19)(多選)如圖,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時,兩燈泡均能正常發光,下列說法正確的是(

)A.原、副線圈匝數之比為9∶1B.原、副線圈匝數之比為1∶9C.此時a和b的電功率之比為9∶1D.此時a和b的電功率之比為1∶9真題試做·模擬演練ADB3.(2019·安徽黃山模擬)圖(甲)為某水電站的電能輸送示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數比為1∶15,降壓變壓器的副線圈接有負載R,升壓、降壓變壓器之間的輸電線路的總電阻為10Ω,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器原線圈中接入如圖(乙)所示的正弦式交變電壓,輸送功率為33kW.下列說法正確的是(

)A.輸電線上交變電流的變化周期為0.01sB.輸電線中電流為150AC.降壓變壓器原線圈輸入電壓為3200VD.輸電線上功率損失為