第2講變壓器電能的輸送溫故知新：1．(2012·北京理綜·15)一個小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個正弦式交流電源上，其消耗的電功率為eq\f(P,2).如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為()A．5VB．5eq\r(2)VC．10VD．10eq\r(2)V2．(2012·廣東理綜·19)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動勢為e＝50sin100πt(V)．對此電動勢，下列表述正確的有()A．最大值是50eq\r(2)VB．頻率是100HzC．有效值是25eq\r(2)VD．周期是0.02s3．(2011·四川理綜·20)如圖13所示，在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈電阻為2Ω.從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，線圈轉(zhuǎn)過60°時的感應(yīng)電流為1A．那么A．線圈消耗的電功率為4WB．線圈中感應(yīng)電流的有效值為2A圖13C．任意時刻線圈中的感應(yīng)電動勢為e＝4coseq\f(2π,T)tD．任意時刻穿過線圈的磁通量為Φ＝eq\f(T,π)sineq\f(2π,T)t4．一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖14甲所示．電路組成如圖乙所示，已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0Ω，外接燈泡阻值為95.0Ω，燈泡正常發(fā)光，則()A．電壓表的示數(shù)為220VB．電路中的電流方向每秒鐘改變50次C．燈泡消耗的功率為509WD．發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J5．在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖15甲所示，金屬線框的總電阻為R，金屬線框產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖乙所示，則()A．t＝0.005s時線框的磁通量變化率為零B．t＝0.01s時線框平面與中性面重合C．線框中產(chǎn)生的電功率為P＝eq\f(3112,2R)D．線框中產(chǎn)生的交變電動勢頻率為50Hz一、變壓器1.變壓器的構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由和繞在鐵芯上的組成的．(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫線圈．(2)副線圈：與連接的線圈，也叫線圈．2．變壓器的原理：電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流的、在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化．變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生，所以盡管兩個線圈之間沒有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流．是變壓器工作的基礎(chǔ).3.理想變壓器：沒有能量損失的變壓器，即輸入功率等于輸出功率．4．基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：．(2)電壓關(guān)系：；有多個副線圈時，.(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時，由P入＝P出及P＝UI推出有多個副線圈時，5．幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器(2)互感器eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電壓互感器：用來把高電壓變成低電壓.,電流互感器：用來把大電流變成小電流.))二、電能的輸送1．輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達(dá)式為.2．降低輸電損耗的兩個途徑(1)減小輸電線的電阻．由電阻定律可知，在輸電距離一定的情況下，為減小電阻，應(yīng)采用電阻率小的材料，也可增加導(dǎo)線的橫截面積．(2)減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流．由可知，當(dāng)輸送功率一定時，提高輸電的電壓，可以減小輸電電流．這兩種方法中，適用于遠(yuǎn)距離輸電的是減小輸電電流，即利用高壓輸電．3．高壓輸電的原理由輸送功率，其中U為輸送電壓，I為輸送電流，因而當(dāng)輸送功率一定時，可以提高輸送電壓U，以減小輸送，則線路上的功率損耗可大幅度減小，這是行之有效的方法．題型4，理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用【例4】如圖所示，導(dǎo)體棒ab兩個端點(diǎn)分別搭接在兩個豎直放置、電阻不計、半徑相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過電刷與導(dǎo)線c、d相接．c、d兩個端點(diǎn)接在匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1的變壓器原線圈兩端，變壓器副線圈接一滑動變阻器R0.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，導(dǎo)體棒ab長為l(電阻不計)，繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．如果滑動變阻器的阻值為R時，通過電流表的電流為I，則()A．滑動變阻器上消耗的功率為P＝10I2RB．變壓器原線圈兩端的電壓U1＝10IRC．取ab在環(huán)的最低端時t＝0，則導(dǎo)體棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式是i＝eq\r(2)IsinωtD．a(chǎn)b沿環(huán)轉(zhuǎn)動過程中受到的最大安培力F＝eq\r(2)BIl練習(xí)題3如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1100匝，副線圈匝數(shù)n2＝220匝，交流電源的電壓u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，電阻R＝44Ω，電壓表、電流表為理想電表，則下列說法錯誤的是A．交流電的頻率為50HzB．電流表的示數(shù)為0.2AC．電流表的示數(shù)為eq\r(2)AD．電壓表的示數(shù)為44V題型5，理想變壓器的動態(tài)分析【例5】(2010·山東理綜，19)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭．下列說法正確的是()A．副線圈輸出電壓的頻率為50HzB．副線圈輸出電壓的有效值為31VC．P向右移動時，原、副線圈的電流比減小D．P向右移動時，變壓器的輸出功率增加練習(xí)題5如圖所示是街頭變壓器給用戶供電的示意圖．變壓器的輸入電壓是市電網(wǎng)的電壓，不會有很大的波動，輸出電壓通過輸電線輸送給用戶．輸電線的電阻用R0表示，變阻器R表示用戶用電器的總電阻，當(dāng)滑動變阻器觸頭P向下移動時，下列說法不正確的是()A．相當(dāng)于在增加用電器的數(shù)目B．A1表的示數(shù)隨A2表的示數(shù)的增大而增大C．V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大D．變壓器的輸入功率增大題型6，遠(yuǎn)距離輸電問題【例3】某小型發(fā)電站的發(fā)電機(jī)輸出交流電壓為500V，輸出電功率為50kW，如果用電阻為3Ω的輸電線向遠(yuǎn)處用戶送電，這時用戶獲得的電壓和電功率是多少？假如，要求輸電線上損失的電功率是輸送功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一個升壓變壓器，到達(dá)用戶前再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶使用，不考慮變壓器的能量損失，這兩個變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？練習(xí)題6，(2010·江蘇單科，7)在如圖10－2－11所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變．隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有()A．升壓變壓器的輸出電壓增大B．降壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線上損耗的功率增大D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大交流電專訓(xùn)：1.如圖6所示是一臺發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中N、S是永久磁鐵的兩個磁極，它們的表面呈半圓柱面形狀．M是圓柱形鐵芯，它與磁極的柱面共軸，鐵芯上有一矩形線框，可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)．磁極與鐵芯之間的縫隙中形圖6成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場．若從圖示位置開始計時，當(dāng)線框繞固定轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列圖象中能正確反映線框中感應(yīng)電動勢e隨時間t變化規(guī)律的是()2.實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡化為如圖7所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁感線的OO′軸勻速轉(zhuǎn)動．今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10V．已知R＝10Ω，線圈電阻忽略不計，下列說法正確的是()A．線圈平面與磁場平行時，線圈中的瞬時電流為零圖7B．從線圈平面與磁場平行開始計時，線圈中感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式為i＝eq\r(2)sin50πtAC．流過電阻R的電流每秒鐘方向改變25次D．電阻R上的熱功率等于10W3.如圖8所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系．若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1min的時間，兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙為()A．1∶eq\r(2)B．1∶2C．1∶3D．1∶64.如圖9甲所示，為一種調(diào)光臺燈電路示意圖，它通過雙向可控硅電子器件實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)亮度．給該臺燈接220V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示，則此時交流電壓表的示數(shù)為()A．220VB．110VC.eq\f(220,\r(2))VD.eq\f(110,\r(2))V5.如圖10所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(1,π)T，當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時．問：(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；(2)線圈轉(zhuǎn)過eq\f(1,30)s時電動勢的瞬時值多大？圖10(3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？(4)從中性面開始計時，經(jīng)eq\f(1,30)s通過電阻R的電荷量是多少？6.一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶5，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖11所示．副線圈僅接入一個10Ω的電阻．則()A．流過電阻的電流是20B．與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100eq\r(2)VC．經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×103JD．變壓器的輸入功率是1×103W7.一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖12所示．由圖可知()A．該交流電的電壓瞬時值的表達(dá)式為u＝100sin(25t)VB．該交流電的頻率為25HzC．該交流電的電壓的有效值為100eq\r(2)VD．若將該交流電壓加在阻值為R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50W8.關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流，下列說法中正確的是()A．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動勢的方向不變B．線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變一次C．線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變一次D．線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都改變一次9.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖1所示．此線圈與一個R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列說法正