2017-2018通用版高中物理第章电能的输送与变压器微型专题变压器的动态分析远距离输电学案沪科版选修_

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1、微型专题5　变压器的动态分析　远距离输电一、理想变压器的动态分析1.电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝.(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.(3)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，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝.2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况：(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.(2)负载电阻不变，

2、分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.例1　(多选)如图1所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则(　　)图1A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小答案　BC解析　Q位置不动，副线圈电压U2不

3、变，当P上滑时，R增大，由P＝可知总功率减小，原线圈电压U1不变，由P＝U1I1可知原线圈电流I1减小，故A错误，B正确；当P位置不动，Q上滑时，由＝知U2增大，同理分析知原线圈电流I1增大，故C正确，D错误.针对训练1　如图2所示，用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，开始时开关S是断开的.现将开关S闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是(　　)图2A.V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小，P入增大B.V1、V2的示数不变，A1、A2的示数增大，P入增大C.V1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P入减小D.V1的示数不变，

4、V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数增大，P入减小答案　B解析　电压表V1的示数由输入电压决定；电压表V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表V1的示数)和匝数比决定；电流表A2的示数即I2由输出电压U2(大小等于电压表V2的示数)和负载电阻R负决定；电流表A1的示数即I1由变压器的匝数比和输出电流I2决定；P入随P出而变化，由P出决定.因输入电压不变，所以电压表V1的示数不变；据公式U2＝，可知U2也不变，即电压表V2的示数不变；又据I2＝知，S闭合后R负减小，故I2增大，电流表A2的示数增大；输入电流I1随输出电流I2的增大而增大，故电流表A1的示数增大；因P出＝

5、U2I2，故P出增大；P入随P出变化，故P入也增大；可见本题的正确选项为B.二、远距离高压输电问题解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律.1.画图、理清三个回路(如图3所示)图32.抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2即＝，I1n1＝I2n2，P1＝P2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3即＝，I3n3＝I4n4，P3＝P43.掌握一个定律根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3.例2　如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率

6、是100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25.图4(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.答案　(1)6250V　16A　(2)15.625Ω　6000V解析　(1)对升压变压器，据公式＝，有U2＝U1＝×250V＝6250VI2＝＝＝A＝16A(2)P损＝I22R线，P损＝0.04P1所以R线＝＝15.625Ω因为ΔU＝U2－U3＝I2R线所以U3＝U2－I2R线＝6000V.针对训练2　(多选)如图5为远距离输电示意图，发电机的输出电压U

7、1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3.当用户用电器的总电阻减小时(　　)图5A.U1∶U2＝U4∶U3B.用户的电压U4增加C.输电线上的损失功率增大D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率答案　AC解析　根据＝，＝以及n1∶n2＝n4∶n3，知U1∶U2＝U4∶U3，故A正确.用户用电器总电阻减小，则电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P损＝I2r知，输电线上损耗的功率增大，根据ΔU＝Ir知，输电线上的电压损失变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，降压变压器的输入电压