物理第十一章 交變電流 傳感器 第2講 變壓器、電能的輸送

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1、第十一章交變電流傳感器第十一章交變電流傳感器第第2 2講變壓器、電能的輸送講變壓器、電能的輸送過好雙基關一、理想變壓器一、理想變壓器1.構造如圖1所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的 組成的.圖1兩個線圈(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫 線圈.(2)副線圈：與負載連接的線圈，也叫 線圈.2.原理電流磁效應、 .初級次級電磁感應3.理想變壓器原、副線圈基本量的關系理想變壓器(1)沒有能量損失(繞線無電阻、鐵芯無渦流)(2)沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關系功率關系根據(jù)能量守恒可得：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入_電壓關系原、副線圈的電壓之比等于其匝數(shù)之比，公

2、式： ，與負載、副線圈的個數(shù)無關P出基本關系電流關系(1)只有一個副線圈時： _(2)有多個副線圈時：由P入P出得I1U1I2U2I3U3InUn或I1n1I2n2I3n3Innn頻率關系f1f2(變壓器不改變交變電流的 )頻率4.幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器調壓變壓器，如圖2甲(降壓作用)、乙(升壓作用)所示.圖2低電壓小電流答案自測自測1關于理想變壓器，下列說法正確的是A.變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用B.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C.正常工作的變壓器，當副線圈與用電器斷開時，副線圈兩端無電壓D.變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電

3、流隨之減小二、電能的輸送二、電能的輸送如圖3所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得到的電功率為P，用戶的電壓為U，輸電線總電阻為R.圖31.輸出電流2.電壓損失(1)UUU(2)U_IR3.功率損失(1)PPP(2)P _4.減少輸電線上電能損失的方法(1)減小輸電線的電阻R.由R 知，可加大導線的 、采用_的材料做導線.(2)減小輸電線中的電流.在輸電功率一定的情況下，根據(jù)PUI，要減小電流，必須提高 .I2R橫截面積電阻率小輸電電壓答案自測自測2教材P50第3題改編從發(fā)電站輸出的功率為220 kW，輸電線的總電阻為0.05 ，用110 V和11 kV兩種電壓輸電.兩種情況下輸電

4、線上由電阻造成的電壓損失之比為A.1001 B.1100 C.110 D.101解析研透命題點例例1(2016全國卷16)一含有理想變壓器的電路如圖4所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 、1 和4 ， 為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定.當開關S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當S閉合時，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為 命題點一理想變壓器原理的應用能力考點師生共研能力考點師生共研A.2 B.3C.4 D.5圖4答案解析變式變式1(多選)(2016全國卷19)如圖5所示，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

5、10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光.下列說法正確的是A.原、副線圈匝數(shù)比為91B.原、副線圈匝數(shù)比為19C.此時a和b的電功率之比為91D.此時a和b的電功率之比為19答案解析圖51.匝數(shù)比不變的情況匝數(shù)比不變的情況(如圖6)(1)U1不變，根據(jù) ，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負載電阻R如何變化，U2不變.(2)當負載電阻發(fā)生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化.(3)I2變化引起P2變化，P1P2，故P1發(fā)生變化. 命題點二理想變壓器的動態(tài)分析能力考點師生共研能力考點師生共研圖62.負載電阻不變的情況負載電阻不變的情況(如圖7)圖7例例2(多選)(2017山東濰坊中

6、學一模)如圖8所示，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈通過燈泡L1與正弦式交流電相連，副線圈通過導線與兩個相同的燈泡L2和L3相連，開始時開關S處于斷開狀態(tài).當S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光.下列說法中正確的是A.燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等B.燈泡L2兩端的電壓變小C.燈泡L1變亮，燈泡L2的亮度不變D.變壓器原線圈的輸入功率不變答案解析圖8解析解析當S閉合后，根據(jù)I1n1I2n2可知，因為是降壓變壓器，n1n2，則I1U1，U2降低 B.U2U1，U2升高C.U2U1，U2降低 D.U2U1，U2升高圖7答案解析12345678910111213148.(多選)如圖8所示，T為理想變壓器，

7、原、副線圈匝數(shù)比為51.A1、A2為理想交流電流表，V1、V2為理想交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻(阻值隨光照強度的增大而減小)，原線圈兩端電壓u220 sin 314t V，以下說法正確的是A.當光照增強時，電壓表V1示數(shù)為44 V且保 持不變B.當光照增強時，電壓表V2示數(shù)增大C.通過電流表A1的電流方向每秒變化100次D.當光照增強時，電流表A1、A2示數(shù)同時變大圖8綜合提升練綜合提升練答案解析123456789101112131412345678910111213解析解析原線圈兩端電壓有效值為220 V，原、副線圈匝數(shù)比為51，所以副線圈的電壓有效值為44 V，電壓表

8、V1示數(shù)為44 V保持不變，與電阻的變化無關，A錯誤；當光照增強時，R3的電阻減小，副線圈電路總電阻減小，電路的總電流變大，R1的電壓變大，副線圈的總電壓不變，所以電壓表V2示數(shù)變小，B錯誤；1412345678910111213當光照增強時，R3的電阻減小，副線圈電路總電阻減小，所以電路的總電流要變大，因此A1、A2的示數(shù)都要變大，故D正確.149.(多選)如圖9甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，原線圈接交流電源和交流電壓表、交流電流表，副線圈通過電阻為R的導線與熱水器、抽油煙機連接.已知原線圈兩端的電壓保持不變，副線圈上的電壓按如圖乙所示規(guī)律變化.現(xiàn)閉合開關S接通抽油煙機，下列

9、說法正確的是A.熱水器兩端電壓的瞬時值表達 式為u220 sin 100t VB.電壓表示數(shù)為2 200 VC.電流表示數(shù)變大D.變壓器的輸入功率增大答案解析圖91234567891011121314解析解析題圖乙為副線圈上的電壓變化規(guī)律，而熱水器上的電壓要小于副線圈上的電壓，選項A錯誤；由交變電流規(guī)律可知，副線圈上的電壓的有效值為220 V，由變壓器變壓關系可知，電壓表示數(shù)為2 200 V，選項B正確；閉合開關，副線圈輸出功率增大，則原線圈輸入功率增大，因此電流表示數(shù)變大，選項C、D正確.123456789101112131410.(2017河北唐山一模)一含有理想變壓器的電路如圖10所示，

10、變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n221，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別是4 、2 和3 ，正弦交流電源有效值恒定為U.當開關S斷開時，理想電流表的示數(shù)為I，則當S閉合時，電流表的示數(shù)為圖10答案解析123456789101112131411.(多選)(2018山東濰坊質檢)如圖11甲所示的電路中，理想變壓器原線圈接圖乙所示正弦交變電流，閉合S后，額定電壓為20 V的用電器正常工作，理想交流電流表 的示數(shù)為0.1 A.已知圖中元件D具有正向電流導通、反向電流截止的作用，下列判斷正確的是A.交變電流的頻率為50 HzB.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為11 1C.用電器額定功率為22 WD.在用電器電阻不

11、變的情況下斷開開 關S，用電器功率將變?yōu)樵瓉淼囊话雸D1112345678910111213答案解析14解析解析由ut圖象可知交變電流的周期T0.02 s，則頻率f 50 Hz，A項正確.由題圖乙可知原線圈兩端輸入電壓U1220 V，因閉合S后，額定電壓為20 V的用電器正常工作，則此時變壓器副線圈兩端電壓U220 V，n1n2U1U2220 V20 V111，B項錯誤.理想變壓器P入P出I1U122 W，又P出P電器，C正確.若在用電器電阻不變的情況下斷開開關S，則一個周期內用電器只有半個周期的時間正常工作，用電器的功率變?yōu)樵瓉淼囊话?，D項正確.123456789101112131412.(多

12、選)如圖12為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電.已知輸電線的總電阻R10 ，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41，副線圈與純電阻用電器組成閉合電路，用電器電阻R011 .若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓表達式為u220 sin 100t(V).下列說法正確的是A.發(fā)電機中的電流變化頻率為100 HzB.通過用電器的電流有效值為20 AC.升壓變壓器的輸出功率為4 650 WD.當用電器的電阻R0減小時，發(fā)電機的輸出功率減小答案解析12345678910111213圖1214123456789101112131412345678

13、910111213當用電器的電阻R0減小時，降壓變壓器的輸出電流增大，則輸電線上的電流增大，升壓變壓器原線圈中的電流變大，根據(jù)PUI知，發(fā)電機的輸出功率增大，故D錯誤.1413.(2017江西南昌3月模擬)某課外活動小組用二極管、電感線圈(感抗很大)、電容器、小燈泡等元件組裝了一個簡易交通指示燈模型，電路如圖13所示.關于該交通指示燈，下列說法正確的是A.若在AB端加合適的直流電，且當B端接電源 正極時，綠燈亮，黃燈始終不亮B.若在AB端加合適的直流電，且當A端接電源 正極時，紅燈亮，黃燈始終不亮C.若在AB端加合適的正弦交流電，黃燈亮，綠燈、紅燈始終不亮D.若在AB端加合適的正弦交流電，黃燈

14、始終不亮，綠燈、紅燈交替閃爍圖1312345678910111213答案解析1412345678910111213解析解析電容器具有通交流、隔直流的特性，二極管具有單向導電性，因電感線圈的感抗很大，則其具有通直流、阻交流的特性.若在AB端加合適的直流電，當B端為正時，只有紅燈亮；當A端為正時，只有綠燈亮，則A、B兩項錯誤.若在A、B端加合適的正弦交流電時，黃燈亮，而紅、綠燈都不亮，則C項正確，D項錯誤.1414.有一種調壓變壓器的構造如圖14所示.線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，C、D之間加上輸入電壓，轉動滑動觸頭P就可以調節(jié)輸出電壓.圖中 為理想交流電流表， 為理想交流電壓表，R1、R2為定

15、值電阻，R3為滑動變阻器，C、D兩端接正弦交流電源，變壓器可視為理想變壓器，則下列說法正確的是A.當R3不變，滑動觸頭P順時針轉動時，電流 表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變小B.當R3不變，滑動觸頭P逆時針轉動時，電流表 讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變小C.當P不動，滑動變阻器滑動觸頭向上滑動時，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變小D.當P不動，滑動變阻器滑動觸頭向下滑動時，電流表讀數(shù)變大，電壓表讀數(shù)變大答案解析12345678910111213圖141412345678910111213當P不動時，匝數(shù)nMN不變，輸出電壓UMN不變，滑動變阻器滑動觸頭向上滑動，R3阻值變大，根據(jù)“串反并同”，得電壓表讀數(shù)變大，電流表讀數(shù)變小，C項錯誤，同理知D項錯誤.14