1、运动的合成和分解的应用运动的合成和分解的应用1.小船渡河小船渡河鄂尔多斯一中物理组：赵春光鄂尔多斯一中物理组：赵春光第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器2.变压器的原理：变压器的原理：1.变压器的构造：变压器的构造：原线圈原线圈：与：与电源电源连接的连接的线圈，也叫初级线圈。线圈，也叫初级线圈。副线圈副线圈：与：与负载负载连接的连接的线圈，也叫次级线圈。线圈，也叫次级线圈。考点一：变压器考点一：变压器 变压器主要是由闭合铁芯变压器主要是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上和绕在铁芯上的两个或两个以上线圈线圈组成组成的，如图所示。的，如图所示。互感现象是变压器工作的基础。互感现象是变压
2、器工作的基础。3.理想变压器：理想变压器：4.基本关系式基本关系式功率关系：功率关系：P入入P出出电压关系：电压关系：有多个副线圈时有多个副线圈时:1122UnUn312123UUUnnn原线圈的输入功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率由副线圈的输出功率P2决定。决定。副线圈电压副线圈电压U2由原线圈电压由原线圈电压U1和匝数比决定。和匝数比决定。无论副线圈的负载电阻无论副线圈的负载电阻R如何变化如何变化,U2也不变。也不变。考点一：变压器考点一：变压器 没有能量损失的变压器，即没有能量损失的变压器，即原线圈的输入功率原线圈的输入功率等于等于副线圈的输出功率。副线圈的输出功率。有多个副线
3、圈时：有多个副线圈时：U1I1U2I2U3I3UnIn，可得可得n1I1n2I2n3I3nnIn1221InIn电流关系：电流关系：只有一个副线圈时只有一个副线圈时:或写成或写成n1I1n2I2。原线圈电流原线圈电流 I1由副线圈电流由副线圈电流 I2和匝数比决定，和匝数比决定，当副线圈的负载电阻当副线圈的负载电阻R发生变化时，发生变化时，I2变化变化（P2=U2I2变化），变化），I1 随着变化（随着变化（P1=U1I1随随着变化）。着变化）。考点一：变压器考点一：变压器4.基本关系式基本关系式基本关系中基本关系中U1、U2、I1、I2均指有效值。均指有效值。当原线圈中串联电阻当原线圈中串联
4、电阻(或灯泡或灯泡)时，时，U1为加为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压。在原线圈两端的电压，并不是电源的电压。只有一个副线圈的变压器电流与匝数成只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系，反比，多个副线圈的变压器没有这种关系，但满足功率但满足功率P入入P出出，即：，即：U1I1U2I2U3I3UnIn，可推得：可推得：n1I1n2I2n3I3nnIn.考点一：变压器考点一：变压器三个决定三个决定输入电压决定输出电压，当输入电压不变输入电压决定输出电压，当输入电压不变时，不论负载是否变化，输出电压不变。时，不论负载是否变化，输出电压不变。输出电流决定输入电流，输
5、入电流随输出输出电流决定输入电流，输入电流随输出电流的增大而增大，随输出电流的减小而减电流的增大而增大，随输出电流的减小而减小。小。输出功率决定输入功率，输入功率随输出输出功率决定输入功率，输入功率随输出功率的变化而变化当负载为空载时，输入功率的变化而变化当负载为空载时，输入功率为零。功率为零。考点一：变压器考点一：变压器电流互感器：电流互感器：属升压变压器，串属升压变压器，串联在电路中，用于测大电流，如图联在电路中，用于测大电流，如图D所示。所示。5.几种常用的变压器几种常用的变压器自耦变压器：自耦变压器：其原、其原、副线圈共用一个线圈，副线圈共用一个线圈，如图如图A、B所示。所示。电压互感
6、器：电压互感器：属降压变压器，并属降压变压器，并联在电路中，用于测高电压，如图联在电路中，用于测高电压，如图C所示。所示。考点一：变压器考点一：变压器6.理想变压器动态问题的分析思路程序可理想变压器动态问题的分析思路程序可表示为：表示为：注意：注意：(1)变压器变压器不能改变直流电压不能改变直流电压。5.几种常用的变压器几种常用的变压器考点一：变压器考点一：变压器212121UUnnUU2I2122nnRUI负载1)(I221121UIUIPP1P111 UIP(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，变压器只能改变交变电流的电压和电流，而而不能改变交变电流的频率不能改变交变电流的频率。练练1
7、.理想变压器原、副线圈匝数比为理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，以下说法中正确的是以下说法中正确的是()A.穿过原穿过原 副线圈每一匝磁通量之比是副线圈每一匝磁通量之比是10:1B.穿过原穿过原 副线圈每一匝磁通量的变化率副线圈每一匝磁通量的变化率相等相等C.原原 副线圈每一匝产生的电动势瞬时值副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为之比为10:1D.正常工作时原正常工作时原 副线圈的输入副线圈的输入 输出功输出功率之比为率之比为1:1BD练练2.如图甲，一理想变压器原、副线圈匝数比如图甲，一理想变压器原、副线圈匝数比n1 n2=11 5，原线圈与正弦交变电源连接，输，原线圈与正弦交变电源连接
8、，输入电压入电压 u 随时间随时间 t 的变化规律如图乙所示，副线的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个圈仅接入一个10的电阻。则的电阻。则()A、变压器的输入电压最大值是、变压器的输入电压最大值是B、正弦交变电流的周期是、正弦交变电流的周期是1103 VC、变压器的输入功率是、变压器的输入功率是1103WD、电压表的示数是、电压表的示数是220 2V100 2VAC练练3.如图所示，理想变压器原线圈接入交流如图所示，理想变压器原线圈接入交流电电uUmsint，副线圈接有一电压表和电，副线圈接有一电压表和电阻为阻为R的负载，电压表的示数为的负载，电压表的示数为10 V。在。在tT/4时时(T为
9、交变电流的周期为交变电流的周期)，原线圈两端，原线圈两端电压的瞬时值为电压的瞬时值为 。由此可知变压器。由此可知变压器原、副线圈的匝数比为原、副线圈的匝数比为()A BC D10 2:11:10 210:11:10C100 2V练练4.一理想变压器初，次级线圈匝数比为一理想变压器初，次级线圈匝数比为3:1，次级接三个相同的灯泡，均能正常发，次级接三个相同的灯泡，均能正常发光，在初级线圈接一个相同的灯泡光，在初级线圈接一个相同的灯泡L，如，如图所示，则图所示，则()A.灯灯L也能正常发光也能正常发光B.灯灯L比另三灯都暗比另三灯都暗C.灯灯L将会烧坏将会烧坏D.灯灯L时亮时暗时亮时暗A练练5.为
10、探究理想变压器原、副线圈电压、电流的为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中，电路中分别接了理想交流电压表分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流和理想交流电流表表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后闭合后()AA1示数变大，示数变大，A1与与A2示数的比值不变示数的比值不变BA1示数变大，示数变大，A1与与A2示数的比值变大示数的比值变大CV2示数变小，示数变小，V1与与V2示数的比值变
11、大示数的比值变大DV2示数不变，示数不变，V1与与V2示数的比值不变示数的比值不变AD练练6.一理想变压器原、副线圈的匝数比为一理想变压器原、副线圈的匝数比为10 1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是下列说法正确的是()A副线圈输出电压的频率为副线圈输出电压的频率为50 HzB副线圈输出电压的有效值为副线圈输出电压的有效值为31VCP向右移动时，原、副线圈的电流比减小向右移动时，原、副线圈的电流比减小DP向右移动时，变压器的输出功率增加向右移动时
12、，变压器的输出功率增加AD练练7.如图所示，如图所示，P为一理想自耦变压器的滑片，为一理想自耦变压器的滑片，Q为滑动变阻器的滑动触头。在输入交变电压一为滑动变阻器的滑动触头。在输入交变电压一定的条件下，下列说法正确的是定的条件下，下列说法正确的是()A.Q不动不动,P向下移动向下移动,电流表示数减小电流表示数减小,电压表示电压表示数增大数增大B.Q不动不动,P向上移动向上移动,电流表示数减小电流表示数减小,电压表示电压表示数减小数减小C.P不动不动,Q向上移动向上移动,电流表电流表示数增大示数增大,电压表示数不变电压表示数不变D.P不动不动,Q向下移动向下移动,电流表电流表示数增大示数增大,电
13、压表示数不变电压表示数不变BC练练8.如下图，一理想变压器原副线圈匝数比为如下图，一理想变压器原副线圈匝数比为n1 n24 1，原线圈，原线圈a、b间接一电压为间接一电压为 的交流电源，灯泡的交流电源，灯泡L标标有有“36 V,18 W”，当滑动变阻器，当滑动变阻器R的滑片处在某的滑片处在某位置时，电流表示数为位置时，电流表示数为0.25 A，灯泡，灯泡L刚好正常刚好正常发光，则发光，则()A滑动变阻器滑动变阻器R消耗的消耗的功率为功率为36 WB定值电阻定值电阻R0的电阻值的电阻值为为19 C流过灯泡流过灯泡L的交变电流频率为的交变电流频率为25 HzD将滑动变阻器将滑动变阻器R的滑片向上滑
14、时，灯泡的滑片向上滑时，灯泡L的的亮度变暗亮度变暗220 2sin100()ut VB练练9.如图为一理想变压器，其原线圈与一电压有如图为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，效值不变的交流电源相连，P为滑动头现令为滑动头现令P从从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡滑，直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压两端的电压等于其额定电压为止用为止用I1表示流过原线圈的电流，表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯表示流过灯泡的电流，泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡表示灯泡消耗的电功率消耗
15、的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值功率指平均值)下列四个图下列四个图中，能够正确反映相应物理中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是量的变化趋势的是()BC答案：答案：BC练练10.如图甲所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈如图甲所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和和P，线圈，线圈P与电流表构成闭合回路。若在与电流表构成闭合回路。若在t1至至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下向下(即为由即为由c经电流表至经电流表至d)，则可以判断出线圈，则可以判断出线圈M两端的电势差两端的电势差uab随时间随时间
16、t 的变化情况的变化情况可能是图乙中的可能是图乙中的()CD练练11.在变电站里，经常要用交流电表去监在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器如下所示的四个图中，能正确反映其工器如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是作原理的是()A练练12.如图为理想变压器，其原、副线圈的匝数如图为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为比为2 1，原线圈接有交流电压，原线圈接有交流电压u220sin 100t(V)；图中电压表和电流表均为理想交流电表，；图中电压表和电流表均为理想交流电表，Rt为负温度系数的热敏电阻为负温度系数的热敏电阻(
17、即当温度升高时，即当温度升高时，阻值减小阻值减小)，R1为定值电阻，为定值电阻，C为电容器，下列为电容器，下列说法正确的是说法正确的是()A电压表示数是电压表示数是110 VB交流电的频率为交流电的频率为100 HzC通过通过R1的电流始终为零的电流始终为零D当当Rt处温度升高时，电处温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大压表示数不变，电流表示数变大D2.减小输电导线中的电流：由减小输电导线中的电流：由PUI可知，可知，当输送功率一定时，采用当输送功率一定时，采用高压输电高压输电可以减小可以减小输电电流，从而减小线路上的功率损失。输电电流，从而减小线路上的功率损失。输电线上功率损失为：输电
18、线上功率损失为：P损损I2R，其中，其中I为通为通电输电线的输电电流，电输电线的输电电流，R为输电导线的电阻。为输电导线的电阻。1.减小输电导线的电阻：由减小输电导线的电阻：由 可知，可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应采用采用电阻率小电阻率小的材料，增加导线的的材料，增加导线的横截面积横截面积。lRS考点二：减小输电电能损失的两种方法考点二：减小输电电能损失的两种方法1先后顺序：对高压输电问题，应按先后顺序：对高压输电问题，应按“发电机发电机升压变压器升压变压器远距离输电线远距离输电线降压变压器降压变压器用用电器电器”这样的顺序，或从这样的顺序，
19、或从“用电器用电器”倒推到倒推到“发发电机电机”一步一步进行分析。一步一步进行分析。2远距离高压输电的几个基本关系远距离高压输电的几个基本关系(以图为例以图为例)考点三：高压输电问题的分析考点三：高压输电问题的分析输电线上损耗的功率：输电线上损耗的功率：功率关系：功率关系：P1P2，P3P4，P2P损损P3电压、电流关系：电压、电流关系：输电电流：输电电流：当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的1/n2。112221UnIUnI334443UnIUnI323223UPUUPI
20、UURR损线线线2222()PPI UI RRU损损线线线线23UUU损23III线考点三：高压输电问题的分析考点三：高压输电问题的分析练练13.在如图所示的远距离输电电路图中，升压变在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有功率的增大，下列说法中正确的有()A升压变压器的输出电压增大升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大输电线上损耗的功率增大
21、D输电线上损输电线上损耗的功率占总功耗的功率占总功率的比例增大率的比例增大CD练练14.2008 年年 1 月月 10 日开始的低温雨雪冰冻造成日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重此次灾害牵动亿万人的心为消除而损毁严重此次灾害牵动亿万人的心为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰若在正常供电时，路：利用电流的热效应除冰若在正常供电时，高压线上送电电压为高压线上送电电压为 U，电流为，电流为 I，热耗功率为，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热
22、耗功率需变为；除冰时，输电线上的热耗功率需变为 9P，则除冰时则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不认为输电功率和输电线电阻不变变)()A输电电流为输电电流为3I B输电电流为输电电流为9IC输电电压为输电电压为3U D.输电电压为输电电压为U/3AD练练15.发电站的电源通过升压变压器、输电导线和发电站的电源通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。和降压变压器都可视为理想变压器。画出上述输电全过程的原理图；画出上述输电全过程的原理图；发电机的输出功率是发电机的输出功率是100kW100kW，输
23、出电压是，输出电压是250V250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为升压变压器的原、副线圈的匝数比为1:251:25，求升，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；压变压器的输出电压和输电导线中的电流；若输电导线中的电功率损失为输电功率的若输电导线中的电功率损失为输电功率的4 4，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；电压；计算降压变压器的输出功率计算降压变压器的输出功率U2=6250V；I2=16AR线线=15.625；U3=6000VP4=96kW解解:如图所示。如图所示。对升压变压器，据对升压变压器，据公式公式U1:U2=n1:n2
24、U2=U1n2/n1=25250=6250,P1=P2,I2=P2/U2=100000/6250A=16A。因为因为P线线=I22R线线，又又P线线=0.04P1，所以所以R线线=0.04P1/I22=4000/162=15.625。因为因为U=U2-U3=I2R线线，U3=U2-I2R线线=6250V-1615.625V=6000V。P4=P1-P线线=0.96P1=0.96100000W=96kW 预习教程预习教程P184-186实验实验 传感器的简单使用的内容传感器的简单使用的内容完成完成限时规范特训手册限时规范特训手册P323-324中第十章第中第十章第2单元的内容单元的内容作业：作业：再见再见
