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1、1考考点点二二 变变压压器器 电电能能的的输输送送基础点知识点 1 理想变压器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理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入P出。(2)电压关系：，若n1n2，为降压变压器；U1 U2n1 n2若n1n2，为升压变压器。(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PUII1 I2n2 n1可推出，U1I1U2I2U3I3UnIn，n1I1n2I2n3I3nnIn。(4)频率关系：不变。
2、4几种常用的变压器(1)自耦变压器调压变压器，如图 A、B 所示。(2)互感器Error!2知识点 2 远距离输电1减少输电电能损失的两种方法(1)理论依据：P损I2R。(2)减小输电线的电阻：根据电阻定律R，要减小输电线的电阻R，在保证输电距l S离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法。(3)减小输电导线中的电流：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。2输电过程示意图3输电电流(1)I ；(2)I。P UUU R4输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为QI2Rt。5电压损失(1)UUU；(2)UIR。6功率损失(1)PP
3、P；(2)PI2R2R。(P U)重难点一、理想变压器原理和基本关系1变压器的工作原理2理想变压器的基本关系3特别提醒(1)变压器不能改变直流电压，因为工作原理早已不成立。(2)理想变压器基本关系中U1、U2、I1、I2均指有效值。(3)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压。(4)变压器的以上关系都是根据“口”字形的变压器推出的，如果变压器不是“口”字形时，应根据变压器的原理及各线圈中磁通量的关系推导出各物理量间的关系。二、理想变压器动态分析问题41匝数比不变的情况(如图所示)(1)U1不变，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，U
4、1 U2n1 n2U2也不变。(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流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P1发生变化。2负载电阻不变的情况(如图所示)(1)U1不变，发生变化，故U2变化。n1 n2(2)R不变，U2改变，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U2 2 R生变化。3分析变压器动态问题的程序特别提醒关于理想变压器的动态分析问题，解题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约的关系，即明确变压器输入电压与输出电压、输入电流与输出电流跟匝数
5、的关系，以及输出电压由输入电压决定，输入电流由输出电流决定。三、远距离输电问题51理清“三个回路”如图所示为远距离输电的简化电路原理图。我们可以把它划分为三个回路，即图中所示的回路 1、回路 2 和回路 3。2抓住“两个关系”(1)在上面的远距离输电的简化电路原理中，理想的升压变压器联系了回路 1 和回路2，由变压器原理可以得到线圈 1(匝数为n1)和线圈 2(匝数为n2)中各相关量之间的关系：，P1P2U1 U2n1 n2I1 I2n2 n1(2)理想的降压变压器联系了回路 2 和回路 3，由变压器原理可以得到线圈 3(匝数为n3)和线圈 4(匝数为n4)中各相关量之间的关系：，P3P4U3
6、 U4n3 n4I3 I4n4 n33掌握“一个能量守恒关系”远距离输电过程中，在回路 2 的输电线上会损耗一小部分电功率，剩余的绝大部分电功率通过降压变压器和回路 3 输送到用户使用。整个输电过程中的功率关系为P用P总P损。4在求解远距离输电的相关问题时，我们还应熟练掌握以下几点(1)一个原理要减小输电线上的电压损失和电功率损失，就要减小输电电流，而输电功率是确定的，由PIU知，应提高输电电压。(2)两个损失电压损失：UI线R线，主要原因是输电线有电阻。功率损失：P损IR线。2 线U2 R线(3)三个关系电压损失关系：UU2U3，U2是升压变压器的输出电压，U3是降压变压器的输入电压。功率损
7、失关系：P损IR线，升压变压器的输出功率和降压变压器的输入功2 线U2 R线率之差即为损失的电功率。功率关系：P用P总P损。特别提醒6在远距离输电问题中，计算输电线上损失的功率时应用P损IR线，其原因是I线可2 线以由公式P输I线U输求出，而P损I线U损和P损则不常用，其原因是在一般情况下，U2 损 R线U损不易求出，且易将U损和U输相混淆而造成错误。1思维辨析(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。( )(2)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。( )(3)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。( )(4)变压器副线圈并联更多的用电器时，
8、原线圈输入的电流随之减小。( )(5)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。( )(6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。( )(7)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大。( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)2(多选)如图所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数比为n1n2401，在副线圈两端接有“6 V 40 W ”的电灯泡。若灯泡正常发光，则下列说法中正确的是( )A在原、副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都相同B通过原、副线圈的交变电流的频率相同C变压器输入电压的最大值为 240 VD变压器输入功率为 4
9、0 W答案 ABD解析 原线圈的磁场都在铁芯中，所以原副线圈中的磁场相同，通过每匝线圈的磁通量也相同，选项 A 对；既然原、副线圈是同一个磁场，那么原副线圈感应电流变化的频率就相等，选项 B 对；根据理想变压器，副线圈的灯泡正常发光即U26 V，带入得U1 U2n1 n2U1240 V，而额定电压指的是有效电压，所以变压器输入电压有效值是U1240 V，最大值不确定，选项 C 错；理想变压器输入功率等于输出功率即灯泡正常发光的额定功率 40 W，选项 D 对。3(多选)一台发电机最大输出功率为 4000 kW，电压为 4000 V，经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻为R1 k。到目的
10、地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V、60 W)。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10%，变压器T17和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( )AT1原、副线圈电流分别为 103 A 和 20 ABT2原、副线圈电压分别为 1.8105 V 和 220 VCT1和T2的变压比分别为 150 和 401D有 6104盏灯泡(220 V、60 W)正常发光答案 ABD解析 远距离输电的模型如图所示。T1原线圈的电流为I1 A1103 A，输电线上损失的功率为P损P1 U14000 103 4000I R10%P1，所以I2 A20 A，A 正确；T1的变
11、压比2 210%P1 R4000 103 0.1 1 103为；T1副线圈的电压为U250U12105 V，T2原线圈的电压为n1 n2I2 I120 1031 50U3U2I2R2105 V20103 V1.8105 V，B 正确；T2的变压比为n3 n4U3 U4，C 错误；能正常发光的灯泡盏数为N6104，D 正确。1.8 105 2209 103 1190%P1 60考法综述 本考点内容在高考中考查频度较高，一般单独命题考查变压器和远距离输电的相关问题的分析与计算，题型以选择题为主，难度中等，因此复习本考点时应掌握：1 个原理理想变压器的工作原理3 个制约理想变压器中电流、电压及功率的
12、制约关系2 种方法理想变压器动态问题的分析方法、远距离输电问题的解决方法命题法 1 变压器的原理及基本量的关系典例 1 如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率 10 W 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为 40 ，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是( )8A变压器输入电压的瞬时值表达式为u220sint(V)2B电压表的示数为 220 VC变压器原、副线圈的匝数比为 111D变压器的输入功率为 110 W答案 C解析 由题图乙可知100 rad/s，则变压器输入电压的瞬时值表达式为2 Tu220 sin100t(V)，A 错误；小灯泡的额
13、定功率P10 W，由P可得小灯泡的额2U2 R定电压U20 V，小灯泡恰好正常发光，电压表的示数为 20 V，B 错误；根据变压器变压公式U1U2n1n2，可得，C 正确；根据额定功率 10 W 的小灯泡恰好正常发n1 n2220 2011 1光，理想变压器的输入功率等于输出功率，D 错误。【解题法】 变压器原、副线圈的作用(1)对电源与原线圈组成的闭合电路，原线圈相当于用电器；对副线圈和用电器组成的闭合电路，副线圈相当于电源；与之串、并联的用电器同样遵循串、并联电路的特点和性质。(2)对理想变压器，要注意灵活运用变压器的基本关系及能量守恒定律。命题法 2 含理想变压器的动态分析典例 2 图甲
14、中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将 S1接 1、S2闭合，此时 L2正常发光。下列说法正确的是( )A输入电压u的表达式u20sin50t V2B只断开 S2后，L1、L2均正常发光9C只断开 S2后，原线圈的输入功率增大D若 S1换接到 2 后，R消耗的电功率为 0.8 W答案 D解析 由图乙可知u20sin100t V，故选项 A 错误；U2U14 V。由题意可2n2 n1知 L1、L2的额定电压为 4 V。S1接 1、断开 S2后，L1、L2不
15、能达到额定电压，因此选项 B错误；由P1P2可知，当R增大时，P1减小，选项 C 错误；当 S1接 2 时，PR U2 2 RU2 2 R16 20W0.8 W，选项 D 正确。【解题法】 含有变压器的动态电路问题的解题思路命题法 3 远距离输电的功率和电压的损失典例 3 如图所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( )A用户端的电压为I1U1 I2B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为I r2 1D输电线路上损失的电功率为I1U答案 A10解析 由理想变压器输入、输出功率相等可知P1P2，即U1I1U2I2，U2，AI1U1 I2正确；输电线上的电压降为 UUU1，B 错；理想变压器的输入功率PU1I1UI1I r，C 错；输电线路上损失的电功率为 PIrI1UI1U1，D 错。2 12 1【解题法】 输电线路功率损失的计算方法(1)P损PP，P为输送的功率，P为用户所得功率。(2)P损IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻。2 线(3)P损，U为输电线路
