第三章專題提升八變壓器與電能的輸送重難探究·能力素養全提升目錄索引

學以致用·隨堂檢測全達標重難探究·能力素養全提升探究點一理想變壓器的動態分析知識歸納1.理想變壓器動態分析常見的兩種情況(1)原、副線圈匝數比不變,分析各物理量隨負載電阻變化而變化的情況,進行動態分析的順序是R→I2→P2→P1→I1。(2)負載電阻不變,分析各物理量隨匝數比的變化而變化的情況,進行動態分析的順序是n2→U2→I2→P2→P1→I1。2.解決理想變壓器動態分析問題的規律方法處理變壓器的動態分析,首先應明確“不變量”和“變化量”,對變化量要把握它們之間的制約關系,依據逐步分析的思想,從主動變化量開始,根據制約關系從前到后或從后到前逐一分析各物理量的變化情況。(1)首先明確變壓器各物理量間的制約關系。①輸入電壓U1決定輸出電壓U2;②輸出電流I2決定輸入電流I1;③輸出功率P2決定輸入功率P1。(2)分清動態變化中哪個量變化,結合串、并聯電路的特點、歐姆定律及變壓器各物理量間因果關系依次確定。3.動態問題的分析思路

應用體驗【例1】

(多選)如圖所示為一理想變壓器,S為單刀雙擲開關,P為滑動變阻器的滑片,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流,則(

)A.保持U1及P的位置不變,S由a合到b時,I1將增大B.保持U1及P的位置不變,S由b合到a時,R消耗的功率減小C.保持U1不變,S合在a處時,使P上滑,I1將增大D.保持P的位置不變,S合到a處時,若U1增大,I1將增大ABD方法技巧

1.匝數比不變的情況(如圖甲所示)甲

(1)U1不變,根據

,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)當負載電阻發生變化時,I2變化,輸出電流I2決定輸入電流I1,故I1發生變化。(3)I2變化引起P2變化,P1=P2,故P1發生變化。2.負載電阻不變的情況(如圖乙所示)乙

對點演練1.如圖所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是(

)A.當滑動變阻器的滑片P向上滑動時,R1消耗的功率變大B.當滑動變阻器的滑片P向上滑動時,電壓表V示數變大C.當滑動變阻器的滑片P向上滑動時,電流表A1示數變大D.若閉合開關S,則電流表A1示數變大,A2示數變大B探究點二遠距離輸電綜合問題知識歸納解決遠距離輸電問題要注意以下兩點1.首先畫出輸電示意圖,包括發電機、升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器、2.分別在“三個回路”以及“兩個變壓器”上找各物理量之間的關系,特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路,在此回路中利用電路知識分析電壓關系和功率關系。應用體驗【例2】

(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發電機的輸出電壓變化規律如圖乙所示。輸電線的總電阻為r,升壓變壓器原、副線圈的匝數分別為n1、n2,降壓變壓器原、副線圈的匝數分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)。要使額定電壓為220V的用電器正常工作,則(

)C.通過升壓變壓器的電流頻率比通過降壓變壓器的電流頻率大D.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率答案

AD對點演練2.(多選)圖甲為遠距離輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器原、副線圈匝數比為1∶100,其輸入電壓如圖乙所示,遠距離輸電線的總電阻為100Ω。降壓變壓器右側部分為一火警報警系統原理圖,其中R1為一定值電阻,R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器,當溫度升高時其阻值變小。電壓表V顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)。未出現火警時,升壓變壓器的輸入功率為750kW。下列說法正確的有(

)A.降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50HzB.遠距離輸電線路損耗功率為180kWC.當傳感器R2所在處出現火警時,電壓表V的示數變大D.當傳感器R2所在處出現火警時,輸電線上的電流變大答案

AD解析

由題圖乙知交變電流的周期為0.02

s,所以頻率為50

Hz,A正確;由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250

V,根據電壓與匝數成正比知副線圈電壓為25

000

V,所以輸電線中的電流為I==30

A,輸電線損失的電壓為ΔU=IR=30×100

V=3

000

V,輸電線路損耗功率為ΔP=ΔUI=90

kW,B錯誤;當傳感器R2所在處出現火警時其阻值減小,副線圈兩端電壓不變,副線圈中電流增大,定值電阻的分壓增大,所以電壓表V的示數變小,C錯誤;由C知副線圈電流增大,根據電流與匝數成反比知輸電線上的電流變大,D正確。學以致用·隨堂檢測全達標12341.(理想變壓器的動態分析)(多選)如圖所示,理想變壓器原線圈接有交流電源,當副線圈上的滑片P處于圖示位置時,燈泡L能發光。要使燈泡變亮,可以采取的方法有(

)A.向下滑動PB.增大交流電源的電壓C.增大交流電源的頻率D.減小電容器C的電容BC解析

要使燈泡變亮,可以采取的方法有:向上滑動P,增大交流電源的電壓,增大交流電源的頻率,增大電容器C的電容,選項B、C正確,A、D錯誤。12342.(遠距離輸電問題)(多選)如圖所示,有一臺交流發電機通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電,輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2;T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3,它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4,設T1的輸入電壓U1一定,當用戶消耗的電功率變大時,有(

)A.P2變大,P3變大

B.P1變小,P2變小C.U2不變,U3變小

D.U2變小,U4變大AC1234解析

因為P3=P4,當用戶消耗的電功率P4變大時,則P3變大,根據P=UI可知T2副線圈中電流變大,T2原線圈中電流也變大,設輸電線上的電流為I,由ΔP=I2R可知ΔP變大,因為P1=P2=ΔP+P3,則P1、P2均變大,選項A正確,B錯誤;U2=U1,輸入電壓U1一定,所以U2不變,因U3=U2-IR,IR變大,所以U3變小,選項C正確,D錯誤。12343.(遠距離輸電問題)風力發電作為新型環保能源,近年來得到了快速發展,如圖所示的風車陣中發電機輸出功率為100kW,輸出電壓是250V,用戶需要的電壓是220V,輸電線電阻為10Ω。若輸電線因發熱而損失的功率為輸送功率的4%。(1)畫出此輸電線路的示意圖。(2)求用戶得到的電功率是多少。(3)求在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數比。1234答案

(1)見解析

(2)96kW

(3)1∶20

240∶11解析

(1)如圖所示

(2)用戶得到的功率P用=P-P損=96

kW。

123412344.(遠距離輸電問題)某小型實驗水電站輸出功率是20kW,輸電線路總電阻是6Ω。(1)若采用380V低壓輸電,求輸電線路損耗的功率。(2)若改用5000V高壓輸電,用戶端利用n1∶n2=22∶1的變壓器降壓,