1、第第2 2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-2-基础夯实自我诊断1.理想变压器(1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈。副线圈:与负载连接的线圈,也叫次级线圈。(2)原理:利用电磁感应的互感现象。(3)基本关系式功率关系:P入=P出;有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+UnIn。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-3-基础夯实自我诊断(4)常
2、用的变压器自耦变压器调压变压器。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-4-基础夯实自我诊断2.远距离输电(1)输电过程(如图所示)(2)输电导线上的能量损失主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式为Q=I2Rt。(3)电压损失U=U-U;U=IR。(4)功率损失第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-5-基础夯实自我诊断变压器的工作原理是什么?变压器能否改变恒定电流的电压?提示：互感现象是变压器工作的基础,根据电磁感应现象产生的条件可知,若原线圈中通入恒定电流,在副线圈中不会
3、产生感应电动势,故变压器不能改变恒定电流的电压。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-6-基础夯实自我诊断1.(多选)如图所示,原、副线圈匝数比为21的理想变压器正常工作时()A.原、副线圈磁通量之比为21B.原、副线圈电流之比为12C.输入功率和输出功率之比为11D.原、副线圈磁通量变化率之比为11 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-7-基础夯实自我诊断2.下图为一种变压器铭牌上所提供的信息,以下判断正确的是()型号:PKT-12-30
4、00输入参数:220V50Hz输出参数:12V3.0AA.这是一个升压变压器B.原线圈的匝数比副线圈的匝数多C.当原线圈输入交流电压220V时,副线圈输出直流电压12VD.当原线圈输入交流电压220V、副线圈接负载时,副线圈中电流比原线圈中电流小 答案解析解析关闭根据铭牌上所提供的信息可知,变压器的输入电压为220V,输出电压为12V,该变压器为降压变压器,A错误,B正确;变压器的工作原理是电磁感应,故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压,C错误;由理想变压器的输出功率等于输入功率,且原线圈的电压大于副线圈的电压知,副线圈接负载时,副线圈中电流比原线圈中电流大,D错误。答案解析关闭B第十一章
5、第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-8-基础夯实自我诊断3.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下()A.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率B.提高输电电压,能减小电流,提高输电效率C.提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流 答案解析解析关闭在输出功率一定时,由P=UI知,当U增大时,I减小,输电导线损耗的功率P损=I2R将变小;当输电线上的电阻减小时,输电线损耗的功率P损=I2R将变小,提高输电效率,所以A、C、D错误,B正确。答案解析关闭B第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变
6、压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-9-基础夯实自我诊断4.如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为12,副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W,原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光,若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则()A.U=110V,I=0.2AB.U=110V,I=0.05AC.U=110V,I=0.2AD.U=110V,I=0.2A 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法基础夯实-10-基础夯实自我诊断5.下图为远距离输电
7、的电路原理图,下列判断正确的是()A.U1U2B.U2=U3C.I4I2 答案解析解析关闭在远距离输电的过程中,第一级为升压过程,故U1I2,A错误,D正确;由部分电路欧姆定律可得U3=U2-I2R线,B错误;由于第二级为降压过程,故U3U4,由U3I2=U4I4,可知I2I4,C错误。答案解析关闭D第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-11-考点一考点二考点三理想变压器原、副线圈关系的应用理想变压器原、副线圈关系的应用(师生共研师生共研)第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维
8、课堂-12-考点一考点二考点三例1(多选)如图所示,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦式交流电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-13-考点一考点二考点三例2图甲为一理想变压器的电路示意图,其原、副线圈的匝数比为4
9、1,电压表和电流表均为理想电表,Rt为随着温度升高而阻值变小的热敏电阻,R1为定值电阻。若发电机向原线圈输入图乙所示的正弦式交变电流。下列说法正确的是()A.变压器原线圈输入的交流电压的表达式为u=36sin50tVB.变压器原、副线圈中的电流之比为41C.t=0.01s时,发电机的线圈平面位于中性面D.温度升高时,变压器的输入功率变小 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-14-考点一考点二考点三规律总结关于理想变压器的四点注意(1)变压器不能直接改变恒定电流。(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流
10、,不能改变交变电流的频率。(3)理想变压器本身不消耗能量,所以没有能量损失。(4)理想变压器没有磁通量损失,磁通量全部集中在铁芯中。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-15-考点一考点二考点三突破训练突破训练1.如图所示,甲、乙两个交流电路中,电源的电压、输出电流均相等。若理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1,n2,则负载电阻R1与R2的比值为()A.n1n2B.n2n1 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-16-考点一考点二考点三2.(
11、2018天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则()C.电流表A的读数变为2ID.通过R的交变电流频率不变 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-17-考点一考点二考点三理想变压器的动态分析理想变压器的动态分析(师生共研师生共研)1.匝数比不变(如图甲所示)(3)I2变化引起P2变化,根据P1=P2,可以判断P1的变化情况。第
12、十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-18-考点一考点二考点三2.负载电阻不变(如图乙所示)第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-19-考点一考点二考点三例3(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为41,b是原线圈的中心抽头,图中各电表均为理想的交流电表,定值电阻R=10,其余电阻均不计。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交流电压,则下列说法正确的是()甲乙A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为55VB.当单刀双掷开关与a连接且t=0.01s时,
13、电流表示数为零C.当单刀双掷开关由a拨向b时,原线圈的输入功率增大D.当单刀双掷开关由a拨向b时,副线圈输出电压的频率为25Hz 答案解析解析关闭由题图乙可知,电压的最大值为311V,交流的周期为210-2s,所以交流的频率为50Hz,有效值为220V,根据电压与匝数成正比可知,副线圈的电压为55V,故A正确;当单刀双掷开关与a连接时,副线圈电压为55V,所以副线圈电流为5.5A,电流表示数为交流的有效值,不随时间的变化而变化,所以电流表的示数为5.5A,故B错误;当单刀双掷开关由a拨向b时,原线圈的匝数变小,所以副线圈的输出电压要变大,电阻R上消耗的功率变大,原线圈的输入功率也要变大,故C正
14、确;变压器不会改变电流的频率,所以副线圈输出电压的频率为50Hz,故D错误。答案解析关闭AC第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-20-考点一考点二考点三思维点拨1.单刀双掷开关由a拨向b,原线圈的输入电压不变,原副线圈的匝数比发生变化,副线圈的输出电压发生变化。2.理想变压器的输入功率等于输出功率。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-21-考点一考点二考点三例4(2016全国理卷)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3、1和4,A为理想
15、交流电流表,U为正弦式交流电源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为()A.2B.3C.4D.5B第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-22-考点一考点二考点三解析：当S断开时,电路如图甲所示由闭合电路欧姆定律,原线圈两端电压U1=U-IR1第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-23-考点一考点二考点三当S闭合时,电路如图乙所示。由题意知原线圈两端电压U1=U-4IR1第十一章第十一章第第2节节
16、理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-24-考点一考点二考点三方法归纳分析有关理想变压器动态问题的一般思路分析理想变压器的动态问题,关键是抓住不变量,以不变量为基础,根据变化量引起的现象由欧姆定律分析电流、电压等各量的变化。分析动态问题的一般思路如下:第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-25-考点一考点二考点三突破训练突破训练3.(多选)如图所示,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为定值电阻,开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、
17、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是()A.U2变小、I3变小 B.U2不变、I3变大C.I1变小、I2变小D.I2变大、I3变大 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-26-考点一考点二考点三4.(多选)如图所示,矩形线圈abcd与一个有滑动触头的理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁感应强度大小为B,线圈转动的角速度为,匝数为N,线圈电阻不计。下列说法正确的是()A.将原线圈触头P向上滑动时,灯泡变暗B
18、.电容器的电容C变大时,灯泡变暗C.线圈处于图示位置时,图中交流电压表读数为零D.若线圈转动的角速度变为2,则交流电压表读数变为原来的2倍 答案解析解析关闭将原线圈触头P向上滑动时,原线圈的匝数变大,故变压器输出的电压变小,灯泡变暗,选项A正确;电容器的电容C变大时,电容对电流的阻碍作用变小,故灯泡变亮,选项B错误;由题图可知,线圈位于中性面,此时线圈瞬时感应电动势为零,但交流电压表测量的是有效值,故读数不为零,选项C错误;若线圈转动的角速度变为2,电压的最大值变为原来的2倍,电压的有效值变为原来的2倍,故交流电压表的读数变为原来的2倍,选项D正确。答案解析关闭AD第十一章第十一章第第2节节理
19、想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-27-考点一考点二考点三远距离输电远距离输电(师生共研师生共研)远距离输电问题的“三二一”1.理清三个回路(如图)在回路2中,U2=U+U3,I2=I线=I3。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-28-考点一考点二考点三2.抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2,由变压器原理可得:线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3,由变压器原理可得:线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中
20、各个量间的关系是3.掌握一个守恒能量守恒关系式P1=P损+P4。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-29-考点一考点二考点三例5(多选)一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V,经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1k。到目的地经变压器T2降压,负载为多个正常发光的灯泡(220V、60W)。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则()A.变压器T1原、副线圈电流分别为103A和20AB.变压器T2原、副线圈电压分别为1.8105V和220
21、VC.变压器T1和T2的变压比分别为150和401D.有6104盏灯泡(220V、60W)正常发光 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-30-考点一考点二考点三(2)T2副线圈电压U4=220V。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-31-考点一考点二考点三方法归纳输电线路功率损失的四种计算方法(1)输送功率是指升压变压器输出的功率,损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系是P损=P-P(P为输送功率,P为用户所得功率)。(4)P损
22、=UI线。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法多维课堂-32-考点一考点二考点三突破训练突破训练5.某山区小型电站的输电示意图如图所示,发电厂发出U1=220sin100tV的交变电流通过变压器升压后进行向外输电,到达用户端再通过降压变压器降压给用户供电,图中高压输电线部分总电阻为r,电表是理想交流电压表。则下列有关描述正确的是()A.若开关S1、S2都断开,则电压表示数为零B.负载端所接收到交变电流的频率为25HzC.深夜开灯时灯泡特别亮是高压输电线上电压损失减小的缘故D.用电高峰期灯泡较暗,可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度
23、答案解析解析关闭S1、S2都断开时变压器空载,但副线圈两端有电压,电压表示数不为零,选项A错误;变压器不改变交变电流的频率,故负载端的频率还是50Hz,选项B错误;深夜大部分用户用电减少,干路中电流减小,则线路损耗也减小,用户得到的电压较高,故此时开灯就较亮,选项C正确;用电高峰,负载增多,干路中电流增大,则输电线损耗电压增大,导致降压变压器的输入电压降低,为提高负载电压,可增加降压变压器副线圈的匝数,提高输出电压,选项D错误。答案解析关闭C第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法模型方法-33-模型建立典例示范以题说法变式训练三种特殊的变压器
24、1.自耦变压器自耦变压器(又称调压器)只有一个线圈,将其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它既可以用来升压也可以用来降压,理想变压器的基本关系对自耦变压器均适用,如图所示。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法模型方法-34-模型建立典例示范以题说法变式训练2.互感器 第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法模型方法-35-模型建立典例示范以题说法变式训练3.多个副线圈变压器遇到具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时,应注意三个关系:(2)电流关系:n1I1=n2I2+n
25、3I3+(3)功率关系:P1=P2+P3+第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法模型方法-36-模型建立典例示范以题说法变式训练例1自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900;原线圈匝数为1100,接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为()A.380V和5.3AB.380V和9.1AC.2
26、40V和5.3AD.240V和9.1A 答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法模型方法-37-模型建立典例示范以题说法变式训练例2在变电站里,经常要用交流电表监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器。如图所示,能正确反映其工作原理的是()答案解析解析关闭 答案解析关闭第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法模型方法-38-模型建立典例示范以题说法变式训练1.自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈,通过调节,可以升压,也可降压。2.对于有两个以上副线圈的理想变压器,电
27、压与匝数始终成正比,而电流与匝数成反比的规律则不成立,但在任何情况下,原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。第十一章第十一章第第2节节理想变压器理想变压器电能的输送电能的输送基础夯实多维课堂模型方法模型方法-39-模型建立典例示范以题说法变式训练如图所示,接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比n1n2n3为()A.111B.321C.621D.221 答案解析解析关闭 答案解析关闭dsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u98
28、3yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8genklgb4klebtlkb5k tkeirh893y89ey698vhkrne lkhgi8eyokbnkdhf98hodf hxvy78fd678t9fdu90gys98y9shihixyv78dfhvifndovhf9f8yv9onvkobkw kjfegiudsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u983yf9ivh
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