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1、第57讲变压器电能的输送考点一变压器的工作原理和基本关系式1构造如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，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理想变压器原、副线圈基本量的关系4几种常用的变压器(1)自耦变压器调压变压器，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。(2)互感器电压互感器(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。1教材母题(人教版选修32 P44T3)当变压器一个线圈的匝数已知时，可以用下面的方法测量其他线圈的匝数：把被
2、测线圈作为原线圈，用匝数已知的线圈作为副线圈，通入交流，测出两线圈的电压，就可以求出被测线圈的匝数。已知副线圈有400匝，把原线圈接到220 V的线路中，测得副线圈的电压是55 V，求原线圈的匝数。变式子题(2018唐山二模)(多选)如图甲所示的电路，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n2，电流表和电压表都是理想电表，当原线圈接图乙所示的交变电源时，电路正常工作。现将电源换成图丙所示的交变电源，则更换电源前后()A电流表A1、A2的示数之比均为n2n1B电压表V1、V2的示数之比均为n1n2C电压表V1示数不变，V2的示数变大D电流表A1、A2的示数均不变答案BD解析根据变压器原、副线圈的电流
3、比等于匝数的倒数比，则电流表A1的示数与副线圈电流之比为n2n1，而A2的示数并不等于副线圈电流大小，A错误；电压表V1、V2分别测量原、副线圈两端的电压，则根据电压与匝数成正比可知，电压表V1、V2的示数之比均为n1n2，B正确；更换电源后，交流电的最大值不变，则有效值不变，电压表V1示数不变，V2的示数也不变，C错误；副线圈电压有效值不变，则A2示数不变，故A1示数不变，D正确。故选B、D。2.(2019百师联盟七调)一理想变压器的初级线圈n1100匝，次级线圈n230匝、n320匝，一个电阻为48.4 的小灯泡接在副线圈n2与n3上，如图所示。当原线圈与e220sint V的交流电源连接
4、后，变压器的输入功率是()A10 W B20 W C250 W D500 W答案A解析根据副线圈的接法知道，副线圈2和3的接法相同，电动势抵消一部分，相当于灯泡接在10匝的副线圈上，根据表达式知原线圈电压有效值为220 V，根据电压与匝数成正比知灯泡两端的电压为：U220 V22 V，灯泡功率P W10 W，故选A。3(2017北京高考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u220sin100t(V)的交流电源上，副线圈接有R55 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 WB电流表的读数为1 AC电压表的读数为110 VD副
5、线圈输出交流电的周期为50 s答案B解析理想变压器原线圈两端电压的有效值为U1220 V，由得U2110 V，即电压表的读数为110 V，通过负载电阻的电流I2 A2 A，则副线圈的输出功率PU2I21102 W220 W，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为220 W，故选项A、C错误。由n1I1n2I2得I11 A，即电流表的读数为1 A，选项B正确。由u220sin100t(V)可知，角速度100 rad/s，原线圈所接交流电的周期T0.02 s，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02 s，选项D错误。考点二变压器的动态分析1理想变压器的制约关系2理想变压器动态分析的两种情况(1)
6、匝数比不变，负载变。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P2U2I2变化，由于P1P2，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P1P2，故P1变化。原线圈电流分析：根据P1U1I1，U1不变，故I1发生变化。3分析变压器动态问题的基本思路(2018定州月考)(多选)理想变压器的原线圈连接一只电流表，副线圈接入电路的匝数可以通
7、过滑动触头Q调节，如图，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。原线圈两端接在电压为U的交流电源上。则()A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小解析在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定。因此，当Q位置不变时，输出电压U不变，此时P向上滑动，负载电阻值R增大，则输出电流I减小，变压器输出功率减小。根据输入功率P入等于输出功率P出，电流表的读数I变小，故A错误，B正确；P位置
8、不变，将Q向上滑动，则输出电压U变大，I变大，变压器输出功率变大，电流表的读数变大。因此C正确，D错误。答案BC方法感悟处理变压器的动态分析问题，首先应明确“不变量”和“变化量”，对变化量要把握它们之间的制约关系，依据程序分析的思想，从主动变化量开始，依据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况。(2018福建厦门月考)(多选)如图为学校配电房向各个教室的供电示意图，T为理想变压器，V1、A1为监控室供电端的电压表和电流表，V2、A2为监控校内变压器输出端的电压表和电流表，R1、R2为教室的负载电阻，V3、A3为教室内的监控电压表和电流表，配电房和教室间有相当长的一段距离，则当开关
9、S闭合时，以下说法错误的是()A电流表A1、A2和A3的示数都变大B只有电流表A1的示数变大C电压表V3的示数变小D电压表V2和V3的示数都变小答案ABD解析当开关闭合后，副线圈的总电阻变小，由于变压器的输入电压不变，则输出电压不变，即V2的示数不变，可知输电线中的电流增大，即A2的示数增大，则输电线上损失的电压增大，可知用户端得到的电压减小，即V3的示数减小，所以通过R1的电流减小，即A3的示数减小，副线圈中电流决定原线圈中的电流，根据知，原线圈中的电流I1增大，所以A1的示数增大，故C正确，A、B、D错误。考点三远距离输电1降低输电损耗的两个途径由QI2Rt知，降低输电损耗Q可从以下两个途
10、径入手：(1)减小输电线的电阻：由电阻定律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PUI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，P1P2。理想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，P3P4。(3)掌握一个守恒：能量守恒关系式P2P损P3。(多
11、选)如图所示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T1的原、副线圈匝数之比n1n2110，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2 ，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比n3n4101，若T2的“用电设备”两端的电压U4200 V，且“用电设备”消耗的电功率为10 kW，不考虑其他因素的影响，则下列说法正确的是()AT1的副线圈两端电压的最大值为2010 VBT2的原线圈两端的电压为2000 VC输电线上损失的电功率为50 WDT1的原线圈输入的电功率为10.1 kW解析对于降压变压器T2，副线圈上的输出电流I450 A，依据，可得U32000 V，I35 A，B正
12、确。输电线上损耗电压U损I3r10 V，损耗功率P损U损I350 W，C正确。在输电回路中U2U3U损2010 V，所以变压器T1的副线圈两端电压的最大值为2010 V，A正确。根据变压器的功率关系且I3I2，所以原线圈输入的电功率P输入U1I1U2I2U2I320105 W10.05 kW，D错误。答案ABC方法感悟输电线路功率损失的计算方法1从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 ，用110 V和11 kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为()A1001 B1100 C110 D101答案A解析由题意知输电线上的电流I，则输电线的总电阻造成的电压
13、损失UIr，故，故选A。2如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图。图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时()A电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小B电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数减小C电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D线路损耗功率不变答案C解析当用电进入高峰时，发电机的输出功率P1增大，又发电厂
14、输出的电压一定，即U1一定，也就是电压表V1的示数不变，根据I1可得I1增大，再根据，由于不变，可得U2不变，即V2的读数不变；I2增大，即A2的读数增大；P损IR0，变大；U损I2R0，也变大；U3U2U损，减小，即V3读数减小，由，I2I3，且不变，分析可得U4变小、I4变大，即V4、A3读数分别减小、增大，A、B、D错误；而电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值是输电线的电阻，是不变的，C正确。课后作业 巩固强化练1如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三只“6 V3 W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表。当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法中正确的是()A变压器原、副线圈的匝数比为12B副线圈两端输出的交流电频率为50 HzC电流表的示数为0.5 AD电压表的示数为18 V答案B解析灯泡正常发光时的电流I00.5 A，则副线圈中电流I22I0，而原线圈中电流I1I0，则变压器原、副线圈的匝数比n1n2I2I121，A项错误。由题图乙可知交流电的周期T0.02 s，则频率f50 Hz，变压器不改变交流电的频率，B项正确。电流表的示数IAI22I01 A，C项错误。因灯泡正常发光，则副线圈两端电压U26 V，则原线圈两端电压U1U212 V，
