(课标人教版)2019年《高考风向标》物理 第11章交变电流 电磁振荡与电磁波 第2讲 变压器 电能的输送

第 2 讲 变压器 电能的输送 ★考情直播 1.考纲要求 考纲内容 能力要求 1 .了解变压器的构造,理解变 压器的工作原理。 1.理想变压 器 2.远距离输 电 2 .理解理想变压器原、副线圈 中电压与匝数的关系, 能应用它分析 解决有关问题。 3 .知道远距离输电过程,知道 降低输电损耗的两个途径。 了解电网 供电的优点和意义。 考向定位 新课标考纲对理想变压器的的要求由旧 考纲的Ⅱ级降为Ⅰ级, 对远距离输电的要求也 为Ⅰ级. 但变压器与远距离输电是高考的热点 倾向,因为该问题与人们的生活息息相关,而 密切联系生活是新课标的重要理念, 故要一如 既往予以重视. 2.考点整合 考点 1 理想变压器 1.变压器的工作原理:在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象, 即 是变压器工作的基础. 2.理想变压器:磁通量全部集中在铁芯内,变压器没有能量损失,输入功率 输 出功率. 3.原、副线圈对应关系: 电压关系 n1 I 1 ? n 2 I 2 ? n3 I 3 ? ? ? ? ;电功率关系: P入 ? U1 ? U2 ;电流关系 I1 ? I2 或 [特别提醒]:根据变压器的原理可知,变压器对直流电不起作用。当变压器 有多个副线圈时,原、副线圈的电流关系不再是与匝数成简单的正、反比关系。 当原线圈之前接有用电器时,用电器的电压、电功率独立于变压器。 [例 1]如图所示,理想变压器的原线圈接在 u=220 2 sin(100πt) (V)的交流电源上, 副线圈接有 R=55Ω 的负载电阻。原、副线圈匝数之比为 2∶1。电流表、电压表均为理想 电表。下列说法正确的是( ) A A.原线圈中电流表的读数为 1 A B.原线圈中的输入功率为 220 2 W C.副线圈中电压表的读数为 110 2 V D.副线圈中输出交流电的周期为 50s [解析] 根据 u ~ R V U1 n1 可知副线圈电压为 110 2 V,则其有效值即电压表示数为 110V,C ? U 2 n2 错。副线圈中电流 I 2 ? U 2 / R ? 110 / 55A ? 2 A , I1 n2 ? 可知原线圈电流为 1A,A 选项正确。 I 2 n1 U 2 1102 ? W ? 220 W ,B 错。变压器不改 R 55 根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 P ? 变交变电流的周期,故 T ? 【答案】A 2? ? ? 2? ? 0.02s 100 ? [规律总结] 变压器的输出功率决定输入功率,且变压器不会改变电流的周期和频率。 考点 2 动态变压电路分析 1. 电压及匝数比决定 电压.只有负载变化时输出电压 . 2. 的功率、电流决定 的功率、电流.故负载变化 引起输入的变化. [特别提醒]:理解变压器“决定与制约”关系,就要弄清其因果关系:对电压 而言,有输入才有输出,故输入决定输出;对电流、电功(率)而言,有输出才 有输入,故输出决定输入. [例 2]调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图所示.线圈 AB 绕在一个圆环形 的铁芯上,CD 之间加上输入电压,转动滑动触头 P 就可以调节输出电压.图中 A 为交流 电流表,V 为交流电压表, R1、R2 为定值电阻, R3 为滑动变阻器,CD 两端接恒压交流电源,变 压器可视为理想变压器( ) A. 当动触头 P 逆时针转动时,电流表读数 变大,电压表读数变大 B. 当动触头 P 逆时针转动时,电流表读数 变小,电压表读数变大 C. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变小,电压表读数变大 D. 当滑动变阻器滑动触头向下滑动时, 电流表读数变大,电压表读数变小 [解析] 当动触头 P 逆时针转动时,相当于增加了副线圈的匝数,而原线圈匝数保持不 变,根据 U 1 n1 可知,输出电压增大,其它因素不变时,电压表读数变大,电流表读数变 ? U 2 n2 大。当线圈匝数不变化而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时,输出电压不变,总电阻减小, 则总电流增大,R1 两端电压增大,R2 两端电压减小,流过 R2 的电流减小,因此,流过 R3 的电流增大,电流表示数变大。 【答案】A、D [规律总结] 分析动态变化问题, 首先要弄清什么量没有发生变化, 什么量发生了变化。 其次要对各物理量间的制约关系非常清楚。 这样才能准确判断变化的物理量会引起另外有哪 些物理量变化及其变化情况。 考点 3 远距离输电 1.远距离输电的经典模型如图 13-2-5 所示. 2.远距离输电的三组关系及两种损耗如下: 电压关系: 电流关系: U 1 n1 ? U 2 n2 , U3 U4 ? n3 n4 ,U 2 ? U R ?U3 , I2 ? I R ? I3 I1 n2 ? I 2 n1 , I 3 n4 ? I 4 n3 电功率关系: P1 ? P2 , P3 ? P4 , P2 ? PR ? P3 2 两种损耗:功率损耗 PR ? I R R ,输送电压损耗 U R ? I R R ? U 2 ? U 3 2 2 [特别提醒]: 输电线上的能量损耗是热损耗, 计算时只能用 PR ? I R R 或U R /R, 而不能乱用 U 2 / R . [例 3]某小型水电站,水以 3 m / s 的速度流入水轮机,而以 l m / s 的速度流出。流出 3 水位比流入水位低 1. 6 m ,水流量为 2 m /s。如果水流能量的 75% 供给发电机。求: ⑴ 若发电机效率为 80%,则发电机的输出功率为多大? ⑵ 发电机的输出电压为 240V,输电线路的电阻为 19.2Ω ,许可损耗功率为 2%,用 户所需电压为 220V,则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少? [解析] ⑴每秒钟流过发电机的水的质量为 m ? ?V ? 2 ?103 kg 每秒钟水流机械能的损失为 ?E ? 1 2 4 m v1 ? v2 2 ? mgh

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