《（全国通用版）2019版高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 11.2 变压器 电能的输送》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用版）2019版高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 11.2 变压器 电能的输送（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 变压器 电能的输送,【知识导图】,原线圈,副线圈,闭合铁芯,互感,P出=P入,n1I1=n2I2+n3I3,把高电压变成低电压,把大电流变成小电流,升压变压器,降压变压器,P-P,I2R,【微点拨】 1.关于理想变压器的四点说明: (1)变压器不能改变直流电压。 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变 交变电流的频率。 (3)理想变压器本身不消耗电能。 (4)理想变压器基本关系中的U1、I1、U2、I2均为有效值。,2.升压变压器和降压变压器: ,若n1n2,则U1U2,为降压变压器;若n1n2,则 U1U2,为升压变压器。,【慧眼纠错】 (1)变压器既能改变交变电流的电压
2、,也能改变恒定电 流的电压。 纠错:_ _。,变压器的工作原理是互感现象,不能改变恒定电,流的电压,(2)变压器不仅能改变交变电流的电压,也能改变交变 电流的频率。 纠错:_。 (3)当正常工作的变压器副线圈与用电器断开时,副线 圈两端无电压。 纠错:_ _。,变压器不能改变交变电流的频率,当正常工作的变压器副线圈与用电器断开时,副,线圈两端依然有电压,(4)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。 纠错:_ _。 (5)高压输电的目的是增大输电的电流。 纠错:_ _。,变压器副线圈并联更多的用电器时,消耗的电功,率增大,原线圈输入的电流随之增大,采用高压输电是为了降低输送
3、电流,减小功率损,失,(6)减小输电线的横截面积可以提高输电功率。 纠错:_ _。 (7)在输送电压一定时,输送的电功率越大,损失的电功 率越小。 纠错:_ _。,减小输电导线的横截面积,输电导线的电阻增大,根据P=I2R可知损耗的电功率变大,根据I= 、P=I2R可知,在输送电压一定时,输,送的电功率越大,损失的电功率也越大,考点1 理想变压器工作原理和基本关系 【典题探究】 【典例1】(多选)(2016全国卷)如图,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 导学号04450241( ),A.原、副线圈匝
4、数之比为91 B.原、副线圈匝数之比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19,【题眼直击】(1)额定电压相同的灯泡a和b。 (2)输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正 常发光原线圈两端电压为灯泡额定电压的9倍原、 副线圈的匝数比为_。,91,【解析】选A、D。设灯泡的额定电压为U0,两灯均能正 常发光,所以原线圈输出端电压为U1=9U0,副线圈两端 电压为U2=U0,故 ,根据 ,A正确,B错 误;根据公式 可得 ,由于小灯泡两端的 电压相等,所以根据公式P=UI可得两者的电功率之比为 19,C错误,D正确。,【通关秘籍】 1.变压器的工作原理:,
5、2.理想变压器的制约关系:,3.几种特殊的变压器: (1)原线圈电路中含有用电器的变压器。 原线圈两端的电压U1是用来产生磁场的电压,即U1=n1 ; 副线圈两端的电压U2是电磁感应产生的,即U2=n2 ,故 电压关系满足 。若原线圈电路中含有用电器,则 U1=U0-I1R,其中U0为输入电压,I1为通过原线圈电路的电 流,R为接入原线圈电路的电阻。,(2)含有多个副线圈的变压器。 计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时,需注 意三个关系: 电压关系: = 功率关系:P1=P2+P3+P4+ 电流关系:n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+,(3)含二极管的变压器: 二极管具有单向导电性
6、,分析副线圈的电流特点,结合能量守恒定律进行分析。,(4)自耦变压器: 自耦变压器又称调压器,如图所示,它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,理想变压器的基本关系对自耦变压器均适用。,(5)互感器。 分为电压互感器和电流互感器,比较如下:,【考点冲关】 1.(2017北京高考)如图所示,理想变压器的原线圈接 在u=220 sin100t(V)的交流电源上,副线圈接有 R=55 的负载电阻,原、副线圈匝数之比为21,电流 表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 ( ),A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的
7、读数为110 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s,【解析】选B。原线圈接在u=220 sin100t(V)的交 流电源上,所以原线圈电压的有效值为U1=220 V,由变 压器的电压关系 ,可得副线圈电压为U2=110 V, 电压表的示数为交流电的有效值110 V,C选项错误;副 线圈的电流为I2= =2 A,由变压器的电流关系,可得通过原线圈的电流为1 A,B选项正确;原线圈的输 入功率为P=U1I1=220 W,A选项错误;交流电的周期为T= =0.02 s,D选项错误。,2.(多选)(2018武汉模拟)一含有理想变压器的电路如图所示,L1、L2、L3为“24 V 2 W”的灯泡,V为
8、理想交流电压表,a、b端接正弦交流电压源(输出电压的有效值恒定)。当开关S闭合时,灯泡均正常发光。下列说法正确的是 ( ),A.变压器原、副线圈匝数比为12 B.电压表的示数为72 V C.变压器的输入功率为8 W D.若在副线圈上再并联一个相同的灯泡,灯泡L1可能会烧毁,【解析】选B、D。每个灯泡的额定电流:I1= A = A,则原线圈的电流为I1= A,副线圈的电流为 I2= A,则 ,故A项错误;变压器次级电压为 24 V,则根据匝数比可得初级电压为U1= U2=48 V,则 电压表读数为48 V+24 V=72 V,故B项正确;变压器的输 入功率:P1=U1I1=4 W,故C项错误;副
9、线圈上再并联一个,相同的灯泡,则副线圈电流增大,则原线圈电流也增大,超过额定电流,灯泡L1烧坏,故D项正确。,3.(2018汕头模拟)一理想变压器电路如图所示,两组副线圈中所接的三个电阻都为R,原线圈接通交变电源后,三个线圈的电流有效值相等,则图中三个线圈的匝数之比n1n2n3为 ( ),A.914 B.612 C.312 D.321,【解析】选C。两个副线圈的输出功率为P2=I2R+I22R =3I2R,根据输入功率等于输出功率有U1I=3I2R,解得U1= 3IR,两个副线圈的电压分别为U2=IR,U3=I2R,根据电压与匝数成正比,有n1n2n3=U1U2U3=3IRIR 2IR=312
10、,故C项正确,A、B、D项错误。,【加固训练】 (多选)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别 为n1、n2。原线圈通过一理想电流表 接正弦交流电 源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线 圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为 无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分 别为Uab和Ucd,则 ( ),A.UabUcd=n1n2 B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小 C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大 D.将二极管短路,电流表的读数加倍,【解析】选B、D。若变压器原线圈电压为Uab,则副线 圈电压为U2= Uab。由于二极管的单向导电性使得 Ucd
11、= U2,故 ,故A项错误;增大负载电阻的 阻值R,则变压器副线圈电流减小,原线圈电流也减小, 即电流表的读数变小,故B项正确;cd间的电压由变压器,的原线圈电压决定,与负载电阻无关,故C项错误;将二极管短路时,Ucd=U2,副线圈电流会加倍,所以原线圈电流也加倍,故D项正确。,考点2 理想变压器的动态分析 【典题探究】 【典例2】(多选)(2016海南高考)图甲中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为41,RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图乙所示。下列说法正确的是 ( ) 导学号04450242,A.
12、变压器输入、输出功率之比为41 B.变压器原、副线圈中的电流强度之比为14 C.u随t变化的规律为u=51sin(50t) (国际单位制) D.若热敏电阻RT的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大,【题眼直击】 (1)原、副线圈的匝数比为41。 (2)RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻。,【解析】选B、D。由题意知变压器是理想变压器,故输 入、输出功率之比为11,选项A错误;变压器原、副线 圈中的电流之比与匝数成反比,即 ,选项B正 确;由图乙可知交流电压最大值Um=51 V,周期T=0.02 s, 可由周期求出角速度的值为=100 rad/s,则可得交,流电压u的表达式u=51s
13、in(100t) V,故选项C错误;RT的温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D正确。,【迁移训练】,迁移1:匝数比不变,负载改变 (2018珠海模拟)如图,理想变压器原线圈输入电压u=Umsin t,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器,V1和V2是理想交流电压表;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。在滑片P向下滑动过程中,下列说法正确的是 ( ),A.I2变小、I1变小 B.I2变小、I1变大 C.I2变大、I1变小 D.I2变大、I1变大,【解析】选D。在滑片P向下滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻变小,副线圈回路的电阻变小,副线圈中的电
14、流变大,输出功率变大,输入功率变大。输入电压不变,所以原线圈电流变大,即I2变大,I1变大,故D项正确,A、B、C项错误。,迁移2:负载不变,匝数比改变 某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示,图乙是其输入电压u的变化规律。已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为n1n2=101,电阻R=22 。下列说法正确的是 ( ),A.通过R的交流电的频率为100 Hz B.电流表A2的示数为 A C.此时变压器的输入功率为22 W D.将P沿逆时针方向移动一些,电流表A1的示数变小,【解析】选C。由图乙可知,该交流电的周期为T=0.02s, 其频率为f= Hz=50 Hz,故A项错误;由题图得知输入电压的最大值为Um=220 V,所以有效值为U= 220 V,则副线圈两端的电压为U=U =220 V =22 V,所以通过电阻的电流(即为电流表A2的示数) 为I= =1 A,故B项错误;变压器的输出功率为,P=UI=22 V1 A=22 W,理想变压器的输入功率等于输出功率,所以有P=P=22 W,故C项正确;将P沿逆时针方向移动一些,变压器的副线圈匝数变大,输出电压变大,输出功率变大,所以输入功率也变大,故电流表A1的示数将变大,故D项错误。,迁移3:原、副线圈匝数均改变 (2016四川高考)
