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江苏专用2025版高考物理新增分大一轮复习第十章交变电流传感器第2讲变压器远距离输电讲义含解析.docxVIP

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第2讲变压器远距离输电

一、志向变压器

1.构造

如图1所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的.

图1

(1)原线圈:与沟通电源连接的线圈,也叫初级线圈.

(2)副线圈:与负载连接的线圈,也叫次级线圈.

2.原理

电流磁效应、电磁感应.

3.志向变压器原、副线圈基本量的关系

志向变

压器

(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)

(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)

功率

关系

依据能量守恒可得:原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即P入=P出

电压

关系

原、副线圈的电压之比等于其匝数之比,公式:eq\f(U1,U2)=eq\f(n1,n2)(只有一个副线圈)

电流

关系

只有一个副线圈时:eq\f(I1,I2)=eq\f(n2,n1)

频率

关系

f1=f2(变压器不变更交变电流的频率)

4.几种常用的变压器

(1)自耦变压器——调压变压器,如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示.

图2

(2)互感器eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电压互感器?n1n2?:把高电压变成低电压,,如图丙所示.,电流互感器?n1n2?:把大电流变成小电流,,如图丁所示.))

自测1关于志向变压器,下列说法正确的是()

A.变压器只对变更的电流起作用,对恒定电流不起作用

B.变压器不但能变更交变电流的电压,还能变更交变电流的频率

C.正常工作的变压器,当副线圈与用电器断开时,副线圈两端无电压

D.变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小

答案A

二、电能的输送

如图3所示,若发电站输出电功率为P,输电电压为U,用户得到的电功率为P′,用户的电压为U′,输电线总电阻为R.

图3

1.输出电流

I=eq\f(P,U)=eq\f(P′,U′)=eq\f(U-U′,R).

2.电压损失

(1)ΔU=U-U′

(2)ΔU=IR

3.功率损失

(1)ΔP=P-P′

(2)ΔP=I2R=(eq\f(P,U))2R

4.削减输电线上电能损失的方法

(1)减小输电线的电阻R.由R=ρeq\f(l,S)知,可加大导线的横截面积、采纳电阻率小的材料做导线.

(2)减小输电线中的电流.在输电功率肯定的状况下,依据P=UI,要减小电流,必需提高输电电压.

自测2从发电站输出的功率为220kW,输电线的总电阻为0.05Ω,用110V和11kV两种电压输电.两种状况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为()

A.100∶1B.1∶100C.1∶10D.10∶1

答案A

解析由题意知输电线上的电流I=eq\f(P,U),则输电线上由电阻造成的电压损失ΔU=Ir=eq\f(Pr,U),

故eq\f(ΔU1,ΔU2)=eq\f(U2,U1)=eq\f(11×103,110)=eq\f(100,1),故选A.

命题点一志向变压器原理

例1(2024·苏锡常镇二模)如图4所示,志向变压器的原线圈接在u=220eq\r(2)sinπt(V)的沟通电源上,副线圈接有R=55Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为志向沟通电表.下列说法正确的是()

图4

A.电压表的示数为220V

B.电流表的示数为2A

C.原线圈的输入功率为440W

D.副线圈输出沟通电的周期为2s

答案D

例2(2024·南京市、盐城市二模)如图5所示,志向变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R,原线圈一侧接有电压为220V的正弦沟通电源,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R上消耗的功率之比为k,则()

图5

A.U=110V B.U=440V

C.k=eq\f(1,4) D.k=4

答案C

解析变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1,则原、副线圈中的电压之比为2∶1,原线圈与R串联,则U≠110V,故A、B错误;原、副线圈中的电流之比为1∶2,依据P=I2R可得原、副线圈回路中电阻R上消耗的功率之比为k=eq\f(1,4),C正确,D错误.

拓展点互感器

分为电压互感器和电流互感器,两者比较如下:

电压互感器

电流互感器

原理图

原线圈

的连接

并联在高压电路中

串联在沟通电路中

副线圈

的连接

连接电压表

连接电流表

互感器

的作用

将高电压变为低电压

将大电流变为小电流

利用的

公式

eq\f(U1,U2)=eq\f(n1,n2)

I1n1=I2n2

例3一般的沟通电流表不能干脆接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图6中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流

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