选修3-2 第五章 交变电流 4.变压器 教案
文档属性
| 名称 | 选修3-2 第五章 交变电流 4.变压器 教案 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 209.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2010-12-30 13:23:00 | ||
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文档简介
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第三课时 变压器和远距离输电
【基础知识回顾】
（一）变压器
1、变压器的工作原理：电能磁场能电能
2、理想变压器的两个基本公式是：
⑴ （即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比）
⑵P入=P出，（即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和）。
注意：
⑴只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：
⑵变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一点在审题时要特别注意。
3、若是对多个副线圈:
根据理想变压器
4、理想变压器输入功率与输出功率关系:
变压器的输入功率由输出功率决定! (由及变压比决定)
( :发电机的端电压由发电机决定)
①当变压器空载时 (即
②当变压器副线圈短路 (即)
（二）远距离输电
1. 主要问题：（电流的热效应导致电能转化为热能损失掉）
2. 解决方法： P损=I线2R线=，
增大输电电压U，即采用高压输电是有效方法。
3. 示意图：
记熟两个基本关系式：
【要点讲练】
例1、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时开关S断开.当S接通时，以下说法正确的是（ ）
A.副线圈两端M、N的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R上的电压将增大
C.通过灯泡L1的电流减小 D.原线圈中的电流增大
例2. 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通，且电键接到1位置，发现5个灯亮度相同；若将电键接到2位置，且在变化中灯泡都不会烧毁，则可能的是（ ）
A. 该变压器是降压变压器，线圈匝数比为4：1
B. 该变压器是升压变压器，线圈匝数比为1：4
C. 副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更亮些
D. 副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更暗些
例3、如图所示为理想变压器，原线圈的匝数是n1两个副线圈的匝数分别是n2、n3，当原线圈两端加上交变电压U1后，测得原线圈中的电流为I1，设两个副线圈两端的电压分别是U2、U3，其中的电流分别为I2、I3，则有 （ ）
A、， B、，
C、 D、
例4. 某发电站输出总电功率为P，用升压变压器将电压升到U后向远方送电，已知输电导线的总电阻为R，则在时间t内输电导线上的功率损耗是
( )
A. Pt B. （U2/R）t C. （P/U）2Rt D. U2Rt
例5.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10:1，原线圈输入交变电压V，O为副线圈中心抽出的线头，电路中两个电阻阻值相同，，下列关于电路的分析正确的是 （ ）
A．开关S断开时，电流表示数为 B．开关S断开时，两电阻总的电功率为
C．开关S闭合时，两电阻总的电功率为 D．电容器的耐压值至少是V
例5.某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电.当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示.这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2.试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比N1/N2以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2 多少
【强化练习】
1、用理想变压器向负载供电，变压器的输入电压不变，如图所示，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中所有交流电表的读数及变压器输入功率的变化情况为 （ ）
A．V1、V2不变，A1增大、A2减小，P增大
B．V1、V2不变，A1、A2增大，P增大
C．V1、V2不变，A1、A2减小，P减小
D．V1不变、V2增大，A1减小、A2增大，P减小
2、如图所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一灯泡串联在交流电源上。若所有灯泡都完全相同且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为 （ ）
A、1:1 B、2:1 C、3:1 D、4:1
3、如图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，以下说法正确的是：( )
A、线圈匝数N1 ＜N2 ，N3 ＜N4
B、线圈匝数N1 ＞N2 ，N3 ＜N4
C、甲图中的电表是电压表，乙图 中的电表是电流表
D、甲图中的电表是电流表，乙图中的电表是电压表
3.（09·广东物理·9）图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是 （ ）
A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
4.（09·江苏物理·6）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为 氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有 （ ）
A．开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz
B．开关接通后，电压表的示数为100 V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
5.（09·海南物理·9）一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V，经变压器升压后向远方输电。输电线路总电阻．到目的地经变压器降压，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%,变压器和的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ）
A．原、副线圈电流分别为和20A B．原、副线圈电压分别为和220V
C．和的变压比分别为1：50和40：1 D．有盏灯泡（220V、60W）正常发光
6.（09·海南物理·12）钳型表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。日常所用交流电的频率在中国和英国分别为50Hz和60Hz。现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10A；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是 A。若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30A；为使其在英国的测量值变为准确，应重新将其量程标定为 A．
7.（09·山东·19）某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n，n2。降压变压器原副线匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则 （ ）
A． B．
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
8.（08四川·16）如图，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均为固定电阻，开关S是闭合的。和为理想电压表，读数分别为U1和U2； 、 和为理想电流表，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．I1变大、I2变大
9.(09·南京模拟)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原
副线圈匝数比为 100：1，乙图中原副线圈匝数比为1：10，则 （ ）
A．甲图中的电表是电压表，输电电压为22000 V
B．甲图是电流互感器．输电电流是100 A
C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22000 V
D．乙图是电流互感器，输电电流是100 A
10、有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电。已知发电机的输出电功率为500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比是1∶5，两变压器之间输电导线的总电阻是1.5Ω，降压变压器的输出电压是220V。求：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输电效率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。
U3
U2
n1
U1
n2
n3
V1
V2
A1
A2
A3
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第三课时 变压器和远距离输电
【基础知识回顾】
（一）变压器
1、变压器的工作原理：电能磁场能电能
2、理想变压器的两个基本公式是：
⑴ （即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比）
⑵P入=P出，（即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和）。
注意：
⑴只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：
⑵变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一点在审题时要特别注意。
3、若是对多个副线圈:
根据理想变压器
4、理想变压器输入功率与输出功率关系:
变压器的输入功率由输出功率决定! (由及变压比决定)
( :发电机的端电压由发电机决定)
①当变压器空载时 (即
②当变压器副线圈短路 (即)
（二）远距离输电
1. 主要问题：（电流的热效应导致电能转化为热能损失掉）
2. 解决方法： P损=I线2R线=，
增大输电电压U，即采用高压输电是有效方法。
3. 示意图：
记熟两个基本关系式：
【要点讲练】
例1、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时开关S断开.当S接通时，以下说法正确的是（ ）
A.副线圈两端M、N的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R上的电压将增大
C.通过灯泡L1的电流减小 D.原线圈中的电流增大
例2. 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通，且电键接到1位置，发现5个灯亮度相同；若将电键接到2位置，且在变化中灯泡都不会烧毁，则可能的是（ ）
A. 该变压器是降压变压器，线圈匝数比为4：1
B. 该变压器是升压变压器，线圈匝数比为1：4
C. 副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更亮些
D. 副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更暗些
例3、如图所示为理想变压器，原线圈的匝数是n1两个副线圈的匝数分别是n2、n3，当原线圈两端加上交变电压U1后，测得原线圈中的电流为I1，设两个副线圈两端的电压分别是U2、U3，其中的电流分别为I2、I3，则有 （ ）
A、， B、，
C、 D、
例4. 某发电站输出总电功率为P，用升压变压器将电压升到U后向远方送电，已知输电导线的总电阻为R，则在时间t内输电导线上的功率损耗是
( )
A. Pt B. （U2/R）t C. （P/U）2Rt D. U2Rt
例5.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10:1，原线圈输入交变电压V，O为副线圈中心抽出的线头，电路中两个电阻阻值相同，，下列关于电路的分析正确的是 （ ）
A．开关S断开时，电流表示数为 B．开关S断开时，两电阻总的电功率为
C．开关S闭合时，两电阻总的电功率为 D．电容器的耐压值至少是V
例5.某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电.当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示.这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2.试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比N1/N2以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2 多少
【强化练习】
1、用理想变压器向负载供电，变压器的输入电压不变，如图所示，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中所有交流电表的读数及变压器输入功率的变化情况为 （ ）
A．V1、V2不变，A1增大、A2减小，P增大
B．V1、V2不变，A1、A2增大，P增大
C．V1、V2不变，A1、A2减小，P减小
D．V1不变、V2增大，A1减小、A2增大，P减小
2、如图所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一灯泡串联在交流电源上。若所有灯泡都完全相同且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为 （ ）
A、1:1 B、2:1 C、3:1 D、4:1
3、如图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，以下说法正确的是：( )
A、线圈匝数N1 ＜N2 ，N3 ＜N4
B、线圈匝数N1 ＞N2 ，N3 ＜N4
C、甲图中的电表是电压表，乙图 中的电表是电流表
D、甲图中的电表是电流表，乙图中的电表是电压表
3.（09·广东物理·9）图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是 （ ）
A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
4.（09·江苏物理·6）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为 氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有 （ ）
A．开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz
B．开关接通后，电压表的示数为100 V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
5.（09·海南物理·9）一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V，经变压器升压后向远方输电。输电线路总电阻．到目的地经变压器降压，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%,变压器和的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ）
A．原、副线圈电流分别为和20A B．原、副线圈电压分别为和220V
C．和的变压比分别为1：50和40：1 D．有盏灯泡（220V、60W）正常发光
6.（09·海南物理·12）钳型表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。由于通过环形铁芯的磁通量与导线中的电流成正比，所以通过偏转角度的大小可以测量导线中的电流。日常所用交流电的频率在中国和英国分别为50Hz和60Hz。现用一钳型电流表在中国测量某一电流，电表读数为10A；若用同一电表在英国测量同样大小的电流，则读数将是 A。若此表在中国的测量值是准确的，且量程为30A；为使其在英国的测量值变为准确，应重新将其量程标定为 A．
7.（09·山东·19）某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n，n2。降压变压器原副线匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则 （ ）
A． B．
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
8.（08四川·16）如图，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均为固定电阻，开关S是闭合的。和为理想电压表，读数分别为U1和U2； 、 和为理想电流表，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．I1变大、I2变大
9.(09·南京模拟)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原
副线圈匝数比为 100：1，乙图中原副线圈匝数比为1：10，则 （ ）
A．甲图中的电表是电压表，输电电压为22000 V
B．甲图是电流互感器．输电电流是100 A
C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22000 V
D．乙图是电流互感器，输电电流是100 A
10、有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电。已知发电机的输出电功率为500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比是1∶5，两变压器之间输电导线的总电阻是1.5Ω，降压变压器的输出电压是220V。求：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输电效率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。
U3
U2
n1
U1
n2
n3
V1
V2
A1
A2
A3
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