一轮复习学案变压器

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1、高三一轮物理教学案（NO.63）变压器、电能的输送【知识梳理】 一、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、特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交流电压。4、理想变压器的理想化条件理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因素的差别） 。理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和

2、能的转化与守恒定律在上述理想化条件下的新的表现形式。5、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： ；有多个副线圈时， .U1n1 U2n2 U1n1如果原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈低，这种变压器称为_；如果原线圈的匝数 小于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈高，这种变压器称为_(3)电流关系：只有一个副线圈时， .I1I2 n2n1由 P 入 P 出 及 PUI 推出有多个副线圈时，有：U 1I1 ；。 二、电能的输送下图为远距离输电的示意图，输电过程包括哪几个部分？完成各物理量之间关系的填空。1、根据 P 损 = ，降低输电损耗有

3、两种方法：（1）减小输电线的电阻；（2）减小输电导线中的电流：在输送功率一定的情况下，根据 P=UI，要减小电流，必须提高 。2、远距离输电问题中各量的关系式：（1）对于理想变压器， 12U3412I34I（ 2） 对 于 理 想 变 压 器 PP4； 12P34P（3）输电线上损失的电压 U 线 = ； 输电线上损失的功率 P 线 = 【疑难解析】 理想变压器的动态分析：各物理量的决定关系1、原线圈电压 U1 由提供原线圈电压的电源决定，2、输入电压 决定输出电压 ，即 随着 的变化而变化，因为 ，所以只要2U1 12Un不变化，不论负载如何变化， 不变。13、输出电流 决定输入电流 。2I

4、1I在输入电压 不变的情况下， 不变。若负载电阻 R 增大，则由公式 得：输出电流 减1U2 RI2I小，由 = 知输入电流 亦随着减小；反之，若负载电阻 R 减小，则输出电流 增大，输入电流2P1I 2亦随着增大。1I4、输出功率 决定输入功率 ，P理想变压器的输入功率和输出功率相等，即 = 。在输入电压 不变的情况下， 不变。当12P1U2用电负荷增加，输出功率 增大，输入功率 也随着增大；反之，当用电负荷减小，则输出功率2减小，输入功率 也随着 减小。2P1变压器空载时，无电流、无功率输出，所以输入功率也为零；当副线圈短路时，I 2 无限大， I1 也无限大将烧坏变压器。【典型例题】 知

5、识点一变压器的基本规律【例 1】如图 2 所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为 201，原线圈接正弦交流 电源，副线圈接入“220 V, 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()A 电流表的示数为 A B电源输出功率为 1 200 W32220C电流表的示数为 A D原线圈端电压为 11 V3220【例 2】 在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁心的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2 的匝数之比 N1： N2=2： 1，在不接负载的情况下（ ）A、当线圈 1 输入电压 220V 时，线圈 2 输出电

6、压为 110VB、当线圈 1 输入电压 220V 时，线圈 2 输出电压为 55VC、当线圈 2 输入电压 110V 时，线圈 1 输出电压为 220VD、当线圈 2 输入电压 110V 时，线圈 1 输出电压为 110V二、有多个副线圈的理想变压器问题的分析方法【例 3】如图 9 所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数 n11 100 匝，接入电压图 21-8 U1220 V 的电路中(1)要求在两个副线圈上分别得到电压 U26 V，U 3110 V，它们的匝数 n2、n 3 分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6 V，20 W”、 “110 V，60 W”的两个用电器，原线圈

7、的输入电流为多少？ 三、常见变 压器【例 4】如图 5 所示，自耦变压器输入端 A、B 接交流稳压电源，其电压有效值 UAB100 V，R040 ，当滑动片处于线圈中点位置时，C 、D 两端电压的有效值 UCD 为_V，通过电阻 R0 的电流有效值为 _A.四、变压器动态问题的分析方法【例 5】如图 6 所示为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1 为加在原线圈的电压，则()A 保持 U1 及 P 的位置不变，K 由 a 合到 b 时，I 1 将增大B保持 P 的位置及 U1 不变，K 由 b 合到 a 时，R 消耗功率将减小C保持 U1 不变，K 合在 a 处，

8、使 P 上滑，I 1 将增大D保持 P 的位置不变， K 合在 a 处，若 U1 增大，I 1 将增大五、输电线路的损耗问题【例 6】发电厂发电机的输出电压为 U1，发电厂至学校的输电线电阻为 R，通过导线的电流为 I，学校输入电压为 U2，下列计算输电线损耗的式子中，正确的是( )A. B.U21R U1 U22RCI 2R DI(U 1U 2)六、远距离输电线路中各物理量的关系【例 7】一台发电机最大输出功率为 4 000 kW，电压为 4 000 V，经变压器 T1 升压后向远方输电输电线路总电阻 R1 .到目的地经变压器 T2 降压，负载为多个正常发光的灯泡 (220 V，60 kW)

9、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 T 1 和 T2 的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态， 则( )A T1 原、副线圈电流分别为 103 A 和 20 ABT 2 原、副线圈电压分别为 1.8105 V 和 220 VCT 1 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【针对训练】 1、某变压器原、副线圈匝数比为 559，原线圈所接电源电压按如图 3 所示的规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是( )A 输出电压的最大值为 36 VB原、副线圈中电流之比 为 559C变压器输入、输出功率 之比为 559

10、D交流电源电压有效值为 220 V，频率为 50 Hz2某发电站采用高压输电向外输送电能若输送的总功率为 P0，输电电压为 U，输电导线的总电阻为 R.则下列说法正确的是() A 输电线上的电流 I B输电线上的电流 IUR P0UC输电线上损失的功率 P( )2R D输电线上损失的功率 PP0U U2R【拓展提高】3发电机的端电压 220 V，输出电功率 44 kW，输电导线的电阻为 0.2 ，如果用初、次级匝数之比为 110 的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为 101 的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图； (2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过

11、变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率高三一部物理教学案（NO.63）图 5图 9图 6图 3变压器、电能的输送【参考答案】【例 1】C因为灯泡正常发光所以副线圈中的电流 I2 A AP出U2 60220 311根据公式 得 I1 I2 A A，即电流表的示数应为 A，故 A 错，C 对；I1I2 n2n1 n2n1 120 311 3220 3220电源的输出功率等于变压器的输入功率，由 P 入 P 出 可得电源的输出功率为 60 W，故 B 选项错误；根据公式 ，得 U1 U2 220 V4 400 V，故 D 选项错误U1U2 n1n2 n1n2 201【例 2】分析：该题考查的是变

12、压器的原理，若不去深入研究变压器的变压原理，只死记公式，很容易错选。解答：该题给出的变压器的铁心为日字形，与考生熟知的口字形变压器不同，且通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈，故电压比 不再成立。所以只能利用电磁感应定21nU律，从变压器的原理入手，才能解出该题。当线圈 1 作为输入端时，。1422122 ntU因为 U1=220V，所以 U2=55V，所以选项 B 对。当线圈 2 作为输入端时， 。12121n因为 U2=110V，所以 U1=110V，所以选项 D 对。【例 3】(1)30 匝550 匝(2)0.36 A解析 (1)根据原、副 线圈间电压与匝数的关系，由

13、 ， U1U2 n1n2 U1U3 n1n3得 n2 n1 1 100 匝 30 匝U2U1 6220n3 n1 1 100 匝550 匝U3U1 110220(2)设原线圈输入电流为 I1，P 入 P 出 ，即I1U1I 2U2I 3U3P 2P 3，所以 I1 A 0.36 AP2 P3U1 20 60220方法总结 第(1)问中，也可根据原、副 线圈每伏电压分配到的匝数相等 进行计算即由 5 匝/V，得匝数 n256 匝30 匝， n35 110 匝550 匝n1U1 1 100匝220 V【例 4】2005 解析 由理想 变压器公式 得U1U2 n1n2UCD UAB2100 V200

14、 V，又由 I2 A 5 A.n2n1 UCDR0 20040点评 自耦变压器铁芯上只绕 一个线圈，原、副线圈共用一个绕组，最大优点是可以连续调节输出电压，缺点是低压端和高压端直接有 电的联系，使用不 够安全变压器的规律都适用于自耦变压器【例 5】ABDK 由 a 合到 b 时， n1 减小而 U1 不变，由 可知副线圈上电压增大， 负载 R 的U1U2 n1n2电流 I2 增大，P 2 增大；又由于 P1P 2U 1I1，故 I1 增大， A 项正确同理 K 由 b 合到 a 时，P 2 减小， B 项正确P 上滑时，负载电阻 R 增大，而 U1、U2 均不变，由 I2 可知 I2 减小，又由于 n1、n2 均不变，由 U2R I1I2可知 I1 将减小，故 C 项错误 n2n1当 U1 增大时，由 可知 U2 也增大，I 2 增大，再由 可知 I1 增大，故 D 项正确U1U2 n1n2 U2R I1I2 n2n1方法总结 此类问题大致有两种情况：一是 负载电阻不变，原、副线圈的电压(U 1、U2)、电流(I 1、I2)，输入功率、输出功率 随匝数比的变化而变化的情况，如 选项 A、B；另一类是原、副线 圈的匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化的情况，如 选项 C.处 理此类问