《2018届高三物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 第2讲 变压器 电能的输送课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高三物理一轮复习 第十一章 交变电流 传感器 第2讲 变压器 电能的输送课件（68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 知识梳理 知识点1理想变压器1 构造和原理 如图所示 1 主要构造 由 和 组成 2 工作原理 原线圈 副线圈 闭合铁芯 电磁感应的互感现象 2 理想变压器的基本关系式 1 功率关系 2 电压关系 若n1 n2 为 变压器 若n1 n2 为 变压器 3 电流关系 只有一个副线圈时 有多个副线圈时仍有P入 P出 据P UI可推出 U1I1 P入 P出 降压 升压 U2I2 U3I3 UnIn 3 几种常见的变压器 1 自耦变压器 调压变压器 电压 电流 电压 电流 自耦变压器原理如图所示 若AX为输入端 触头a向上移动时 副线圈匝数N2 输出电压 增加 升高 知识点2远距
2、离输电1 输电过程 如图所示 示意图结构 电厂 高压线路 用户 升压变压器 降压变压器 2 功率损失 1 P P P 2 P 3 输送电流 1 I 2 I I2R 易错辨析 1 变压器不但能改变交变电流的电压 还能改变交变电流的频率 2 理想变压器的基本关系式中 电压和电流可以均为有效值 3 变压器只能使交变电流的电压减小 4 高压输电的目的是增大输电的电流 5 在输送电压一定时 输送的电功率越大 输送过程中损失的功率越小 6 变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定 提示 1 变压器改变交变电流的电压 不改变交变电流的频率 2 理想变压器的基本关系式中 电压和电流可以均为有效值 也可以均为峰
3、值 3 升压变压器可以将交变电流的电压升高 降压变压器可以将交变电流的电压减小 4 据I 可知 输送功率一定时 采用高压输电可减小输电电流 从而减小功率损失 5 输送电流I P损 I2R 故P越大 P损越大 6 电网送电遵循 用多少送多少 的原则 说明I原由I副决定 考点1理想变压器原理和基本关系 核心要素精讲 1 变压器的工作原理 2 理想变压器的制约关系 高考命题探究 典例1 2016 全国卷 一含有理想变压器的电路如图所示 图中电阻R1 R2和R3的阻值分别是3 1 和4 为理想交流电流表 U为正弦交流电压源 输出电压的有效值恒定 当开关S断开时 电流表的示数为I 当S闭合 时 电流表的
4、示数为4I 该变压器原 副线圈匝数比为世纪金榜导学号42722241 A 2B 3C 4D 5 解析 选B 设变压器原 副线圈匝数分别为n1 n2 当开关S断开时 电流表的示数为I 副线圈电流为I 因此有 U IR1 I 2I2 R2 R3 当S闭合时 电流表的示数为4I 同理有 U 4IR1 4I 2 4I 2R2 联立解得原 副线圈匝数比为3 故选B 强化训练 1 2015 全国卷 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
5、值为k 则 A U 66V k B U 22V k C U 66V k D U 22V k 解析 选A 由于变压器的匝数比为3 1 可得原 副线圈的电流比为1 3 根据P I2R可知原 副线圈中电阻R的功率之比k 由其中U2 U 则U1 3U 结合原 副线圈的电流比为1 3 可得原线圈中电阻R上的电压为 所以有3U 220V 得U 66V 故选项A正确 2 多选 如图所示 理想变压器初级线圈的匝数为n1 次级线圈的匝数为n2 初级线圈的两端a b接正弦交流电源 电压表V的示数为220V 负载电阻R 44 电流表A1的示数为0 20A 下列判断中正确的是 A 初级线圈和次级线圈的匝数比为2 1B
6、 初级线圈和次级线圈的匝数比为5 1C 电流表A2的示数为1 0AD 电流表A2的示数为0 4A 解析 选B C 对于理想变压器 P1 U1I1 220 0 20W 44W 则负载电阻消耗的功率P2 P1 44W 据P2 得U2 则 5 故B正确 A错误 A2的读数I2 1A 故C正确 D错误 规律总结 理想变压器的三点说明 1 理想变压器只改变交变电流的电压 不能改变恒定电流的电压 2 理想变压器不改变交变电流的频率 3 理想变压器本身不消耗电能 加固训练 多选 如图 将额定电压为60V的用电器 通过一理想变压器接在正弦交变电源上 闭合开关S后 用电器正常工作 交流电压表和交流电流表 均为理
7、想电表 的示数分别为220V和2 2A 以下判断正确的是 A 变压器输入功率为484WB 通过原线圈的电流的有效值为0 6AC 通过副线圈的电流的最大值为2 2AD 变压器原 副线圈匝数比n1 n2 11 3 解析 选B D 变压器副线圈电流表的读数2 2A为有效值 故选项C错误 原线圈电压表的读数220V也为有效值 由变压器的电压关系可得D正确 由变压器的电流关系可得通过原线圈的电流为I1 2 2A 0 6A 故B正确 变压器的输入功率为P U1I1 220 0 6W 132W 选项A错误 考点2理想变压器的动态分析 核心要素精讲 1 理想变压器的动态分析常见以下两种情况 1 匝数比不变 负
8、载变 如图所示 电压分析 U1不变 根据不论负载电阻R如何变化 U2不变 电流分析 当负载电阻发生变化时 I2 变化 由于故I1发生变化 功率分析 I2变化引起P2 U2I2变化 P1 P2 故P1发生变化 2 负载电阻不变 匝数比变 如图所示 电压分析 U1不变 发生变化 根据U2变化 副线圈电流分析 R不变 U2变化 故I2 发生变化 功率分析 根据P2 P2发生变化 再根据P1 P2 故P1变化 原线圈电流分析 根据P1 U1I1 U1不变 故I1发生变化 2 分析变压器动态问题的基本思路 高考命题探究 典例2 多选 2015 天津高考 如图所示 理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表
9、 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 世纪金榜导学号42722242 A 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 解析 选B C 保持Q的位置不动 将P向上滑动时 滑动变阻器R的有效电阻变大 输出电压不变 则输出电流减少 电流表示数变小 故选项A错误 B正确 保持P的位置不动 将Q向上滑动时 输出电压变大 电流表示数变大
10、 故选项C正确 D错误 迁移训练 迁移1 匝数比不变 负载改变时的动态分析 多选 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 原线圈接电压恒定的交流电 副线圈输出端接有R 4 的电阻和两个 18V 9W 相同小灯泡 当开关S断开时 小灯泡L1刚好正常发光 则 A 原线圈输入电压为200VB S断开时原线圈中的电流为0 05AC 闭合开关S后 原 副线圈中的电流之比增大D 闭合开关S后 小灯泡L1消耗的功率减小 解析 选A B D 灯泡正常发光 副线圈电流为I A 0 5A 所以副线圈两端电压U 18V 0 5 4V 20V 电压与匝数成正比 原线圈输入电压为200V 所以A正确 电流与匝
11、数成反比 由A知S断开时原线圈中的电流为0 05A 所以B正确 闭合开关S后 原 副线圈中的电流之比不变 所以C错误 当开关S闭合时 总电阻减小 副线圈电压不变 所以副线圈电流增大 R分压增大 小灯泡L1消耗的功率减小 故D正确 迁移2 匝数比改变 负载不变时的动态分析如图为加热装置的示意图 使用电阻丝加热导气管 视变压器为理想变压器 原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变 调节触头P 使输出电压有效值由220V降至110V 调节前后 A 副线圈中的电流比为1 2B 副线圈输出功率比为2 1C 副线圈的接入匝数比为2 1D 原线圈输入功率比为1 2 解析 选C 原线圈的输入电压和匝数不
12、变 根据输出电压的有效值由220V降到110V 由理想变压器原理可得副线圈的匝数变为原来的 C选项正确 根据P 可得 副线圈的输出功率变为原来的 同样原线圈的输入功率也变为原来的 B D错误 由P UI可得副线圈的电流变为原来的 A错误 迁移3 原 副线圈匝数都改变时的动态分析 2016 四川高考 如图所示 接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电 如果将原 副线圈减少相同匝数 其他条件不变 则 A 小灯泡变亮B 小灯泡变暗C 原 副线圈两端电压的比值不变D 通过原 副线圈电流的比值不变 解析 选B 根据变压器电压与匝数关系 因为是降压变压器 则n1 n2 当原 副线圈减少相同匝数时 由数
13、学知识可知变大 则U2减小 故灯泡变暗 选项A C错误 B正确 根据可知通过原 副线圈电流的比值变小 选项D错误 故选B 加固训练 多选 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 b是原线圈的中心抽头 电压表和电流表均为理想电表 从某时刻开始在原线圈c d两端加上交变电压 其瞬时值表达式为u1 220sin100 tV 则 A 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为22VB 当t s时 c d间的电压瞬时值为110VC 单刀双掷开关与a连接 在滑动变阻器触头P向上移动的过程中 电压表和电流表的示数均变小D 变阻器R不变 当单刀双掷开关由a扳向b时 输入功率变大 解析 选A D 根据瞬
14、时值表达式知原线圈的电压的最大值为220V 其有效值为220V 电压与匝数成正比 所以副线圈的电压的有效值为22V 电压表示数为22V 所以A正确 将t s代入表达式得u1 110V B错误 单刀双掷开关与a连接 滑动变阻器触头P向上滑动的过程中 滑动变阻器的电阻变大 电路的总电阻变 大 由于电压是由变压器决定的 所以电流变小 电压表的示数不变 C错误 当单刀双掷开关由a扳向b时 理想变压器原 副线圈的匝数比由10 1变为5 1 所以输出的电压升高 电压表和电流表的示数均变大 功率变大 所以D正确 故选A D 考点3远距离输电 核心要素精讲 1 降低输电损耗的两个途径 1 减小输电线的电阻 由
15、电阻定律R 可知 在输电距离一定的情况下 为了减小电阻 应采用电阻率小的材料 也可以增加导线的横截面积 2 减小输电导线中的输电电流 由P UI可知 当输送功率一定时 提高输电电压 可以减小输电电流 2 远距离输电问题的 三二一 1 理清三个回路 2 抓住两个联系 理想的升压变压器联系了回路1和回路2 由变压器原理可得 线圈1 匝数为n1 和线圈2 匝数为n2 中各个量间的关系是P1 P2 理想的降压变压器联系了回路2和回路3 由变压器原理可得 线圈3 匝数为n3 和线圈4 匝数为n4 中各个量间的关系是P3 P4 3 掌握一个守恒 能量守恒关系式P1 P损 P3 高考命题探究 典例3 如图所
16、示为远距离交流输电的简化电路图 发电厂的输出电压是U 用等效总电阻是r的两条输电线输电 输电线路中的电流是I1 其末端间的电压为U1 在输电线与用户间连有一理想变压器 流入用户端的电流为I2 则世纪金榜导学号42722243 A 用户端的电压为B 输电线上的电压降为UC 理想变压器的输入功率为I12rD 输电线路上损失的电功率为I1U 解析 选A 理想变压器输入和输出功率相同 设用户端得到的电压为U2 所以I1U1 U2I2 A项正确 输电线上电压降为 U I1r 或者 U U U1 B项错误 理想变压器输入功率为P I1U1 C项错误 损失的功率 P I12r D项错误 感悟提高 1 特点 本题属于远距离输电问题 2 方法 分清各部分的电压 电流 功率 根据它们之间的关系分析 3 拓展 若用户端用电器增多 则I1 U1 增大 减小 强化训练 1 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T的原 副线圈匝数分别为n1 n2 在T的原线圈两端接入一电压u Umsin t的交流电源 若输送电功率为P 输电线的总电阻为2r 不考虑其他因素的影响 则输电线上损失的电功率为 解析
