習(xí)題課4　變壓器的應(yīng)用及遠(yuǎn)距離輸電問題

1、習(xí)題課4變壓器的應(yīng)用及遠(yuǎn)距離輸電問題學(xué)習(xí)目標(biāo)1.進(jìn)一步理解變壓器的原理及規(guī)律2.熟練應(yīng)用變壓器原、副線圈的決定因素解決動(dòng)態(tài)分析問題3.熟悉遠(yuǎn)距離輸電中的各物理量關(guān)系和損耗問題，熟練解決遠(yuǎn)距離高壓輸電中的實(shí)際問題合 作 探 究·攻 重 難理想變壓器的規(guī)律分析如圖1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為41，原線圈接入一電壓為uU0sin t的交流電源，副線圈接一個(gè)R27.5 的負(fù)載電阻，若U0220 V，100 rad/s，則下述結(jié)論正確的是()圖1A副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 VB副線圈中輸出交變電流的周期為 sC原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 AD原線圈中的輸入功率為110 W思路點(diǎn)撥

2、：由可求負(fù)線圈電壓由U1I1可求I1.AC原線圈電壓有效值為U220 V，電壓表讀數(shù)為U2 V55 V，周期T s，副線圈中電流I22 A，原線圈中電流I10.5 A，PI1U110 W(1)功率關(guān)系：P入P出.(2)電壓關(guān)系：.(3)電流關(guān)系：若只有一個(gè)副線圈.若有多組副線圈n1I1n2I2n3I3.(4)變壓器不改變頻率.針對訓(xùn)練1.如圖2所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1 000匝，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為n250匝和n3100匝，L1是“6 V2 W”的小燈泡，L2是“12 V4 W”的小燈泡當(dāng)原線圈接上交變電壓時(shí)，L1、L2都正常發(fā)光，那么，原線圈中的電流為()【導(dǎo)學(xué)號：97752143

3、】圖2A A B A C A DC對多個(gè)副線圈，其電壓關(guān)系有.由于輸入功率和輸出功率相等有n1I1n2I2n3I3.兩燈泡正常發(fā)光，對L1有U26 V，I2 A，對L2有U312 V，I3 A原線圈上的電壓U1U2×6 V120 V.副線圈上總的輸出功率P出PL1PL22 W4 W6 W.原線圈上的輸入功率P入P出6 W.原線圈中的電流I1 A A故選項(xiàng)C正確理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析如圖3所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合開關(guān)S，下列說法正確的是()圖3AP向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮BP向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變CP向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小

4、DP向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大思路點(diǎn)撥：P的滑動(dòng)不影響U2.P向上滑，負(fù)載電阻減小，反之增加BD由于理想變壓器輸入電壓U1不變，原、副線圈匝數(shù)不變，所以輸出電壓U2也不變，燈L亮度不隨P的滑動(dòng)而改變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，負(fù)載總電阻R總減小，由I2知，通過副線圈的電流I2增大，輸出功率P2U2I2增大，再由知輸入電流I1也增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電流和電壓如何變化的判斷，先要由判斷U2是否變化，再根據(jù)U2及負(fù)載電阻的變化，由歐姆定律確定副線圈中的電流I2的變化，最后再由P入P出判斷原線圈中電流的變化.針對訓(xùn)練2(多選)理想自

5、耦變壓器的原線圈接有如圖4乙所示的正弦式交變電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線圈始終接觸良好，下列判斷正確的是()甲乙圖4A交變電源的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是uU0cos (100t)B若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，則電阻R消耗的電功率增大C若僅使電阻R增大，則原線圈的輸入電功率增大D若使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向B端滑動(dòng)，則通過A處的電流一定增大AB由題圖乙可得交變電源的周期為T0.02 s，最大值為U0，則電源的電壓uU0cos U0cos (100t)，選項(xiàng)A正確；由，若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，即n2增大，則副線圈的輸出電壓U2增大，電阻R消耗的電功率P增大，選項(xiàng)B正確；若僅使電阻R增大

6、，輸出電壓U2一定，則輸出電功率P減小，原線圈的輸入電功率減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向B端滑動(dòng)，則輸出電壓U2減小，輸出和輸入的電功率減小，通過A處的電流I1一定減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤遠(yuǎn)距離輸?shù)膿p耗問題某發(fā)電廠引進(jìn)秸稈焚燒發(fā)電機(jī)設(shè)備，該發(fā)電機(jī)輸出功率為40 kW，輸出電壓為400 V，用變壓比(原、副線圈匝數(shù)比)為n1n215的變壓器升壓后向某小區(qū)供電，輸電線的總電阻為r5 ，電能到達(dá)該小區(qū)后再用變壓器降為220 V.(1)畫出輸電過程的電路示意圖；(2)求輸電線上損失的電功率；(3)求降壓變壓器的變壓比n3n4.思路點(diǎn)撥：由PU2I2及P損Ir計(jì)算電功率損失由U3U2I2r及

7、n3n4U3U4計(jì)算n3n4.【解析】(1)輸電過程的電路示意圖如圖所示(2)因?yàn)檩旊婋妷篣2U1×400 V2 000 V因?yàn)镻輸U(kuò)2I解得輸電電流I20 A輸電線上損失的功率P損I2r(20 A)2×5 2 000 W.(3)輸電線上損失的電壓U損Ir20 A×5 100 V降壓變壓器的輸入電壓U3U2U損2 000 V100 V1 900 V降壓變壓器的變壓比.【答案】(1)見解析圖(2)2 000 W(3)9511針對訓(xùn)練3(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖5甲所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化規(guī)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(shù)分別

8、為n1、n2，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則() 【導(dǎo)學(xué)號：97752144】甲乙圖5A乙圖中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220 sin(100t) VB乙圖中電壓的有效值和用電器的額定電壓都是220 V，所以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AD由于輸電線上的電阻會損失電壓、電功率，使得U2>U3，故P2>P3，選項(xiàng)D正確；因?yàn)椋钟捎赨1U4220 V，U2>U3，所以<，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由交流電及變壓器基礎(chǔ)知識可知選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)

9、誤當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基1.如圖6所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為201，兩個(gè)標(biāo)有“12 V6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的)的示數(shù)分別是()圖6A120 V,0.10 AB240 V,0.025 AC120 V,0.05 AD240 V,0.05 AD燈泡正常工作，副線圈電壓U212 V，副線圈電流I22× A1 A，根據(jù)匝數(shù)比得原線圈電流I1I20.05 A，原線圈電壓U120U2240 V，故選項(xiàng)D正確2(多選)為消除高壓輸電線上的凌冰，有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰若在正常供電時(shí)，

10、高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為P；除冰時(shí)，輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?P，則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變)() 【導(dǎo)學(xué)號：97752145】A輸電電流為3I B輸電電流為9IC輸電電壓為3UD輸電電壓為UAD輸電線上的熱耗功率P線I2R線，熱耗功率由P變?yōu)?P，則電流由I變?yōu)?I，選項(xiàng)A正確；輸電功率P不變，由PUI，電流變?yōu)?I，輸電電壓為U，選項(xiàng)D正確3.如圖7所示，理想變壓器的原線圈匝數(shù)n11 600匝，副線圈匝數(shù)n2800匝，交流電源的電動(dòng)勢瞬時(shí)值 e220sin(100t) V，交流電表和的內(nèi)阻對電路的影響可忽略不計(jì)則()圖7A當(dāng)可變電阻R的阻值為110 時(shí)，變壓器的輸入功率為110 WB當(dāng)可變電阻R的阻值為110 時(shí)，電流表的示數(shù)為2 AC當(dāng)可變電阻R的阻值增大時(shí)，電壓表的示數(shù)增大D通過可變電阻R的交變電流的頻率為100 HzA由可知，副線圈的電壓瞬時(shí)值U110 sin