《江苏专用2020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》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏专用2020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（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲变压器远距离输电一、理想变压器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理想变压器(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)基本关系功率关系根据能量守恒可得：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：(只有一个副线圈)电流关系只有一个副线圈时：频率关系f1f2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种
2、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)互感器自测1关于理想变压器，下列说法正确的是()A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用B.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31.输出电流I.2.电压损失(1)UUU(2)UIR3.功率损失(1)PPP(2)PI2R()2R4
3、.减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R.由R知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线.(2)减小输电线中的电流.在输电功率一定的情况下，根据PUI，要减小电流，必须提高输电电压.自测2从发电站输出的功率为220kW，输电线的总电阻为0.05，用110V和11kV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()A.1001B.1100C.110D.101答案A解析由题意知输电线上的电流I，则输电线上由电阻造成的电压损失UIr，故，故选A.命题点一理想变压器原理例1(2018苏锡常镇二模)如图4所示，理想变压器的原线圈接在u220sint (V)的交流电源上，
4、副线圈接有R55的负载电阻，原、副线圈匝数之比为21，电流表、电压表均为理想交流电表.下列说法正确的是()图4A.电压表的示数为220VB.电流表的示数为2AC.原线圈的输入功率为440WD.副线圈输出交流电的周期为2s答案D例2(2018南京市、盐城市二模)如图5所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为21，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的正弦交流电源，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5A.U110VB.U440VC.kD.k4答案C解析变压器的原、副线圈的匝数比为21，则原、副线圈中的电压之比为
5、21，原线圈与R串联，则U110V，故A、B错误；原、副线圈中的电流之比为12，根据PI2R可得原、副线圈回路中电阻R上消耗的功率之比为k，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交流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I1n1I2n2例3普通的交流电流表不能直接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，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则
6、()图6A.ab接MN、cd接PQ，IabIcdB.ab接MN、cd接PQ，IabIcdC.ab接PQ、cd接MN，IabIcdD.ab接PQ、cd接MN，IabIcd答案B解析高压输电线上的电流较大，测量时需把电流变小，即使副线圈中的电流较小，由可知n2较大，n1较小，所以ab接MN、cd接PQ，IabIcd，选项B正确.命题点二变压器的动态分析1.匝数比不变的情况(如图7)图7(1)当U1不变时，根据，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变.(2)当负载电阻发生变化时，输出电流I2变化，I2决定输入电流I1，故I1发生变化.(3)I2变化引起P2变化，P1P2，故P
7、1发生变化.2.负载电阻不变的情况(如图8)图8(1)U1不变，发生变化，故U2变化.(2)R不变，U2变化，故I2发生变化.(3)根据P2，P2发生变化，再根据P1P2，故P1变化，P1U1I1，U1不变，故I1发生变化.例4(多选)(2018常州市一模)如图9所示，理想变压器原、副线圈匝数比为21，原线圈接交流电u20sin100t (V)，保险丝的电阻为1，熔断电流为2A，电表均为理想交流电表.下列说法正确的有()图9A.电压表V的示数为14.1VB.电流表A1、A2的示数之比为21C.为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为4D.将滑动变阻器滑片向上移动，电流表A1的示数减小答案CD解
8、析原线圈电压有效值为U1V20V，根据变压器原理可得U2U120V10V，故电压表V的示数为10V，故A错误；根据变压器原理可知，电流大小与匝数成反比，故电流表A1、A2的示数之比为12，故B错误；保险丝的电阻为1，熔断电流为2A，为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为Rminr保14，故C正确；将滑动变阻器滑片向上移动，接入电路的电阻增大，副线圈电流减小，则原线圈的电流也减小，所以电流表A1的示数减小，故D正确.例5(多选)(2018南通市、泰州市一模)如图10所示，理想变压器原线圈接电压为220V的正弦交流电，开关S接1时，原、副线圈的匝数比为111，滑动变阻器接入电路的阻值为10，电压
9、表和电流表均为理想交流电表.下列说法中正确的有()图10A.变压器输入功率与输出功率之比为11B.1min内滑动变阻器上产生的热量为40JC.仅将S从1拨到2，电流表示数减小D.仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小答案AC拓展点含二极管的交流电路分析例6(多选)(2018镇江市模拟)如图11所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2225，电阻R1R225，D为理想二极管，原线圈接u220sin (100t) V的交流电，则()图11A.此交流电的频率为100HzB.电阻R1两端的电压为50VC.通过电阻R2的电流为AD.变压器的输入功率为150W答案BCD命题点三远距离输电1.理清
10、三个回路远距离输电电网的基本结构如图12所示.输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户回路.在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁.图122.抓住两个物理量的联系(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是，I1n1I2n2，P1P2.(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4
11、)中各个量间的关系是，I3n3I4n4，P3P4.3.掌握一个能量守恒定律发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过理想降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1P线损P用户.例7(2018江苏单科2)采用220kV高压向远方的城市输电.当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为()A.55kVB.110kVC.440kVD.880kV答案C解析输电功率PUI，U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P损I2R，R为输电
12、线路的电阻，即P损2R，当输电功率一定时，若输电线路损失的功率变为原来的，则输电电压为原来的2倍，即为440 kV，故选项C正确.变式(多选)(2018第二次全国大联考(江苏卷)如图13为远距离输电示意图.发电机输出功率P恒定，用户消耗的功率为P用户，理想升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，输电线总电阻为r.下列说法正确的是()图13A.升压变压器原、副线圈匝数比B.将P下移，用户获得的电压将升高C.输电线上的功率关系为：PP用户D.若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的答案AD解析理想变压器的原、副线圈两端电压与匝数成正比，选项A正确；将P下移，降压变压器的原线圈匝
13、数增大，则用户获得的电压将降低，选项B错误；输电线损耗的功率为()2r，发电机输出功率P恒定，若U2提高为原来的10倍，则输电线上损失的功率为原来的，而输电线上的功率关系为PP用户()2r，选项C错误，选项D正确.1.(2018如皋市调研)某理想变压器的原、副线圈匝数比为13，原线圈接在1.5V的干电池上，如图14所示，则副线圈两端电压为()图14A.0B.0.5VC.1.5VD.4.5V答案A解析根据题意可知，原线圈接直流电，变压器不能工作，所以副线圈的输出电压为0，故A正确，B、C、D错误.2.(多选)(2018南京市三模)如图15甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁
14、场中匀速转动，输出交流电的电动势随时间变化的图象如图乙所示，经原、副线圈匝数比为110的理想变压器给一灯泡供电，如图丙所示，灯泡上标有“220V22W”字样，则()图15A.t0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零B.灯泡中的电流方向每秒钟改变100次C.灯泡正常发光D.电流表示数为A答案BC3.(2018南京市、盐城市一模)变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗.如图16所示是理想降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，匝数分别为n1和n2.下列说法中正确的是()图16A.n1n2，原线圈比副线圈的导线粗B.n1n2，原线圈比副线圈的导线细C.n1n2，原线圈比副线圈的导线粗D.n1n2，原线圈比副线圈的导线细答案B解析由于是降压变压器，所以原线圈匝数要比副线圈匝数多，即n1n2，故C、D错误；输入功率等于输出功率，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，则较粗导线的线圈应该作为副线圈，故A错误，B正确.4.(2018扬州市一模)如图17所示为一理想变压器，原线圈接在输出电压为uU0sint的交流电源两端.电路中
