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| 第2课时理想变压器及远距离输电问题.pptx |
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10-2理想变压器及远距离输电问题1.理想变压器以及原、副线圈基本量的关系理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关电流关系只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn频率关系f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)2.远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)1.副线圈有多组时，电压关系都满足______________电流关系满足：________________n1I1＝n2I2＋n3I32.试辨别下图中，分别是什么互感器答案电压电流理想变压器原理的应用【例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220V的正弦交流电源上，如图所示。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()答案A变压器的动态分析问题常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：(1)匝数比不变；(2)负载电阻不变。1.匝数比不变的情况(如图所示)2.负载电阻不变的情况(如图所示)【例2】(多选)如图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是()答案BD解决理想变压器动态分析问题的思维模板变压器与远距离输电1.熟知一个流程远距离输电的流程图2.理清三个回路回路1：发电机回路。该电路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机。回路2：输送电路。I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3。回路3：输出电路。I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用。【例3】(多选)如图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T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2的“用电设备”两端的电压为U4＝200V且“用电设备”消耗的电功率为10kW，不考虑其它因素的影响，则()答案ABC关于远距离输电问题的处理思路(1)画出输电线路图，包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压器、负载等，将已知量和未知量标在图中相应位置；(2)将输电线路划分为几个独立回路；(3)根据串并联电路特点、欧姆定律、电功率公式等确定各部分回路物理量之间的关系；(4)根据升压、降压，原、副线圈的电压、电流关系和功率关系列式求解。(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3。
(2)电压、电流关系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线。
(3)输电线中电流I线＝＝＝。
(4)输电线上损耗的功率P损＝I线ΔUIR线＝()2R线。
当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。
＝＝…
1.两个基本公式：(1)，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。
(2)P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输出功率之和。
2.原、副线圈中通过每匝线圈磁通量的变化率相等。
3.原、副线圈中电流变化规律一样，电流的周期、频率一样。
4.公式＝，＝，原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值。
A.U＝66V，k＝B.U＝22V，k＝
C.U＝66V，k＝D.U＝22V，k＝
解析原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U，可知副线圈电压为U原线圈电压为3U，副线圈电流I2＝，根据＝得原线圈电流I1＝那么原线圈输入电压220V＝3U＋×R，整理可得U＝66V；原、副线圈电阻消耗的功率根据P＝I2R，电阻相等，I1∶I2＝1∶3，P1∶P2＝1∶9，即k＝。根据以上分析可知选项A正确。
原线圈中接有用电器问题的分析方法
对于原线圈电路接有用电器的问题，输入功率等于输出功率，要注意电压与匝数成正比关系成立的条件，此时＝中U1指的是原线圈两端电压，而不是电源电压。原线圈两端电压与用电器电压之和等于电源电压。
(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。
(3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。
(1)U1不变，发生变化，U2变化。
(2)R不变，U2变化，I2发生变化。
(3)根据P2＝和P1＝P2可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。
A.输入电压u的表达式u＝20sin(50πt)V
B.只断开S2后，L1、L2均无法正常发光
C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W
解析周期是0.02s，则ω＝100πrad/s，所以输入电压u的表达式为u＝20sin(100πt)V，A错误；只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，均无法正常发光，故B正确；只断开S2后，原线圈的输入功率等于副线圈的功率都减小，C错误；若S1换接到2后，电阻R两端电压有效值为4V，R消耗的电功率为P＝＝0.8W，D正确。故选B、D。
3.抓住两个关系
(1)理想升压变压器联系着回路1和回路2，两回路中重要的关系式有＝I1n1＝I2n2，P1＝P2。
(2)理想降压变压器联系着回路2和回路3，两回路中重要的关系式有＝，I3n3＝I4n4，P3＝P4。
4.掌握两种损耗
(1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，UR＝U2－U3＝IRR。
(2)功率损耗：输电线上电阻发热导致的功率损耗，PR＝P2－P3＝IR。输电线上的能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式PR＝IR或PR＝。
A.T1的副线圈两端电压的最大值为2010V
B.T2的原线圈两端的电压为2000V
C.输电线上损失的电功率为50W
D.T1的原线圈输入的电功率为10.1kW
解析由题可以知道U4＝200V根据＝可得到：U3＝2000V，再根据：U3I3＝U4I4＝10kW，则：I3＝5A，则：U2＝U3＋2I3r＝2010V，则最大值为U2＝2010V，故选项A、B正确；输电线上损失的电功率为：Δp＝2Ir＝50W，故选项C正确；根据能量守恒，则T1的原线圈输入的电功率为：P＝ΔP＋10kW＝10.05kW，故选项D错误。
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