课件31张PPT。本章优化总结 专题归纳整合章末综合检测本章优化总结知识网络构建知识网络构建专题归纳整合 在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图4－1所示变压器铁芯的左右两个臂上．当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂．已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2＝2∶1.在不接负载的情况下( )图4－1A．当线圈1输入电压为220 V，线圈2输出电压为110 V
B．当线圈1输入电压为220 V，线圈2输出电压为55 V
C．当线圈2输入电压为110 V，线圈1输出电压为220 V
D．当线圈2输入电压为110 V，线圈1输出电压为55 V
【答案】 B
(2010年高考海南卷改编)如图4－2，一理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( )
图4－2【答案】 A
如图4－3所示，一理想变压器原线圈接入一交流电流，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3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( )
图4－3A．U2变小、I3变小
B．U2不变、I3变小
C．I1变小、I2变小
D．I1变大、I2变大
【答案】 C
互感器是一种变压器，它可以把不能直接测量的高电压、大电流变换成低电压、小电流后再进行测量．
图4－4
1．电压互感器，把高电压变换成低电压，就是降压变压器，并联在被测电路中．
2．电流互感器，把大电流变成小电流，串联在被测电路中． 如图4－5是两个互感器，在图中的圆圈a、b表示交流电表．已知变压比为100∶1，变流比为10∶1，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，则( )
图4－5①a为电压表，b为电流表
②a为电流表，b为电压表
③线路输送的电功率为2200 W
④线路输送的电功率为2200 kW
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④【精讲精析】 电压互感器并联到电路里，电流互感器串联到电路里，所以a是电压表，b是电流表，故①正确；电压表和电流表的示数不是线路中的电压和电流，电表的示数是副线圈两端的电压或电流，线路中的还要通过变比进行计算，所以，线路电压为22000 V，电流为100 A，输送功率为2200 kW，所以④正确，选项C正确．
【答案】 C
1．远距离输电的分析思路
按“发电→升压→输电线→降压→用电器”的顺序或从“用电器倒推到发电”，以变压器的铁芯为界划分为三个回路一步一步进行分析．
2．远距离输电的计算
远距离输电电路的计算，其关键是输电电流I的计算和损耗电压ΔU、损耗电功率ΔP的计算．
(1)如图4－6所示，若发电站输出电功率为P，用户得到的电功率为P′，用户得到的电压为U′，则输电电流为：图4－6 (实际应用题)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，达到用电设备所在地，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4－7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T2的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2各为多少？图4－7
章末分层突破
[自我校对]
①120?
②
③
④互感
⑤
⑥
⑦P出
⑧I线R线
⑨IR线
⑩交流
?直流
变压器问题的类型及分析思路
1.变压器问题的分析思路
变压器规律中各量均为有效值，先分析已知量，再应用物理量间关系求解未知量．
2．电压思路
变压器原、副线圈的电压之比为＝；当变压器有多个副绕组时，＝＝＝…
3．功率思路
理想变压器的输入、输出功率关系为P入＝P出，即P1＝P2；当变压器有多个副线圈时：P1＝P2＋P3＋…
4．电流思路
由I＝知，对只有一个副绕组的变压器有：＝；当变压器有多个副绕组时：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
5．变压器电路的动态分析问题
各物理量间制约关系：
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝U1，可简述为“原制约副”．
(2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝I2，可简述为“副制约原”．
(3)负载制约：a.变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…；b.变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝.
从已知量(变化量)开始，据制约关系依次分析判断．
6．变压器原线圈中有用电器的问题
变压器的电压关系中的U1和功率关系中的P1是指原线圈的端电压和输入功率，原线圈中有用电器时要注意区分电源电压和原线圈的端电压．
7．有两组以上副线圈的变压器问题
由互感现象可知，对有两组以上副线圈的变压器，由于通过每个线圈的磁通量变化率相同，所以＝＝，即U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3，由能量守恒可知P出＝P入，即P1＝P2＋P3，则U1I1＝U2I2＋U3I3，可求得：n1I1＝n2I2＋n3I3.
8．铁芯中磁路有分支的变压器问题
先确定哪是原线圈哪是副线圈，再分析磁通量分配关系，结合法拉第电磁感应定律分析计算，切忌生搬硬套＝.
(多选)如图4－1所示，变压器输入电压恒定，输出端两个灯泡并联，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑动触头．开始时，开关S断开，不计导线的电阻，则下列说法正确的是( )
图4－1
A．P向左滑动，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V1示数增大
B．P向右滑动，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V1示数不变化
C．闭合开关S，灯泡L1变亮，变压器的输入功率增大，电压表V2示数增大
D．闭合开关S，灯泡L1变暗，变压器的输入功率增大，电压表V2示数减小
【解析】 变压器输入电压恒定，输出电压不变化，故电压表V1的示数不变．P向左滑动，输出端总电阻增大，输出电流减小，所以输入电流减小，输入功率减小，选项A错误；P向右滑动，输出端总电阻减小，输出电流增大，所以输入电流增大，输入功率增大，选项B正确；闭合开关S，输出端总电阻减小，输出电流增大，输入功率增大，R两端的电压增大，电压表V2的示数减小，灯泡L1变暗，选项C错误，D正确．
【答案】 BD
1．变压器的副线圈相当于电源．
2．先根据欧姆定律分析副线圈中电流的变化．
3．再结合变压器规律分析原线圈中电流的变化．
变压器的三种应用
1.电压互感器
把原线圈并在高压电路上，副线圈两端接入交流电压表，如图4－2甲所示，它将高电压变成低电压，便于仪表测量，电压互感器的外壳接地，副线圈接地，保证安全．
图4－2
2．电流互感器
把原线圈串在待测电路中，副线圈接入交流电流表，如图乙所示．它把大电流变成小电流，便于测量．I1＝I2，I2为交流电流表的示数．
3．自耦变压器
铁芯上只有一个线圈，可作升压变压器使用，也可作降压变压器使用，如图4－3所示．计算遵从变压器的电压、电流关系式．
图4－3
自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图4－4所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为( )
A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A
C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A
图4－4
【解析】 由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得：＝，＝，U1I1＝P2.所以，当变压器输出电压调至最大时，副线圈的匝数也最大为n2＝1 900匝，负载R上的功率也最大为2.0 kW，则U2＝U1＝×220 V＝380 V，I1＝＝ A＝9.1 A，故选项B正确．
【答案】 B
远距离输电问题
输电示意图(如图4－5所示)
图4－5
1．正确理解几个基本关系
(1)功率关系：P1＝P2，P2＝P损＋P3，P3＝P4.
(2)电压关系：＝，U2＝U线＋U3，＝.
(3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝.
(4)输电电流：I线＝＝＝.
(5)输电导线上损耗的电功率：
P损＝P2－P3＝IR线＝＝U线I线．
(6)输电导线上的电压损失：
U线＝I线R线＝U2－U3.
2．处理思路
(1)根据具体问题画出输电线路示意图．
(2)研究三个回路，分析其中的已知量、可求量、待求量．
(3)研究两个变压器，分析其中的已知量、可求量、待求量．
(4)确定求解思路，根据回路及变压器上的电压、电流、功率关系列式求解．
如图4－6所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )
图4－6
A. B.
C．42r D．42r
【解析】 升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为U1＝；由变压关系可得＝，则U2＝；因为输送电功率为P，输电线中的电流为I2＝＝，则输电线上损失的电功率为ΔP＝I(2r)＝，故选项C正确．
【答案】 C
1．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1 ，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图4－7所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U.原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则( )
图4－7
A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝
C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝
【解析】 设线圈中电流为I，由＝知副线圈中的电流I2＝3I，由题意知副线圈中电阻两端的电压U＝3IR，则原线圈回路中R两端的电压U′＝IR＝，原线圈两端的电压U1＝3U，由闭合电路中电压关系可知U1＋U′＝220 V，即＋3U＝220 V，U＝66 V，原线圈回路中电阻消耗的功率P1＝I2R，副线圈回路中电阻消耗的功率P2＝(3I)2R，＝k＝＝，选项A正确．
【答案】 A
2．一含有理想变压器的电路如图4－8所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )
图4－8
A．2 B．3
C．4 D．5
【解析】 设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI.根据变压器的输入功率等于输出功率得
UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3)
4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2
联立两式代入数据解得k＝3
选项B正确．
【答案】 B
3. 如图4－9所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )
A．原、副线圈匝数比为9∶1
B．原、副线圈匝数比为1∶9
C．此时a和b的电功率之比为9∶1
D．此时a和b的电功率之比为1∶9
图4－9
【解析】 设灯泡的额定电压为U0，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为9U0，变压器原、副线圈的匝数比为9∶1，选项A正确，选项B错误；由9U0Ia＝U0Ib得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据P＝UI，a、b灯泡的电功率之比为1∶9，选项C错误，选项D正确．
【答案】 AD
4. (多选)如图4－10所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则( )
A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C．原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V
图4－10
【解析】 副线圈两端电压U2′＝×6R0＝6 V，根据＝，得U1′＝24 V，即此时原线圈两端电压有效值为24 V，最大值U1m′＝U1′≈34 V，A正确，B错误．由于前后两次保持输入、输出电流不变，此时副线圈两端电压U2′＝6R0I，原来副线圈两端电压U2＝12R0I，原来副线圈两端电压U2＝2U2′，原线圈两端也应有U1＝2U1′，即原来原线圈两端电压有效值为48 V，C错误，D正确．
【答案】 AD
5．如图4－11所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是( )
图4－11
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2、V3示数均增大
C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
【解析】 电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1＝U2I2，则U1ΔI1＝U2ΔI2，ΔI2＞ΔI1，故U2＜U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，选项D正确．
【答案】 D
我还有这些不足：
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我的课下提升方案：
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