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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能
2、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， .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，.由P入P出及PUI推出有多个副线圈时，有：U1I1 ； 。 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
3、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， （2）对于理想变压器 ； （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，所以只要不变化，不论负载如何变化，不变。3、输出电流决定输入电流。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，输入电流亦随着增大。4、输出功率决定输入功率，
4、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，则输出功率减小，输入功率也随着减小。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，I2无限大，I1也无限大将烧坏变压器。【典型例题】 知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 WC电流表的示数为 A D原线圈端电压为11 V图21-8 【例2】 在绕制
5、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U1220 V的电路中(1)要求在
6、两个副线圈上分别得到电压U26 V，U3110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？图9(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，原线圈的输入电流为多少？ 三、常见变压器图5【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图6【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，U1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
7、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，使P上滑，I1将增大D保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1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.CI2R DI(U1U2)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
8、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T1和T2的耗损可忽略，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【针对训练】 图31、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559D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
9、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IC输电线上损失的功率P()2R D输电线上损失的功率P【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）变压器、电能的输送【参考答案】【例1】C因为灯泡正常发光
10、所以副线圈中的电流 I2 A A根据公式得I1I2 A A，即电流表的示数应为 A，故A错，C对；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U1U2220 V4 400 V，故D选项错误【例2】分析：该题考查的是变压器的原理，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，。因为U1=220V，所以U2
11、=55V，所以选项B对。当线圈2作为输入端时，。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 ，得n2n11 100匝30匝n3n11 100匝550匝(2)设原线圈输入电流为I1，P入P出，即I1U1I2U2I3U3P2P3，所以I1 A0.36 A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，n35110匝550匝【例4】2005解析由理想变压器公式 得UCDUAB2100 V200 V，又由I2 A5 A.点评自耦变压器铁
12、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的电流I2增大，P2增大；又由于P1P2U1I1，故I1增大，A项正确同理K由b合到a时，P2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，由可知I1将减小，故C项错误当U1增大时，由可知U2也增大，I2增大，再由可知I1增大，故D项正确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(U1
13、、U2)、电流(I1、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.处理此类问题时，要根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系由于对变压器工作原理理解不深刻,辨不清原副线圈中的变量与不变量,理不明各量间“谁制约谁”的制约关系,导致错选，【例6】BCD输电线的损耗P损I2R线IU线其中U线U1U2，故B、C、D正确点评计算功率损失常用公式P损IR线和P损，特别在利用P损时要注意U线是R线上的电压【例7】ABD输电线上消耗的功率P线IR400 kW，则I220 A，又P1U1I1，则I1103 A，故A正确；T1的变压比，又PU1I1U2I2，得U22105 V，输电线上损失电压U线I2R2104 V，则T2原线圈的输入电压U3U2U线1.8105 V，又灯泡正常发光，T2的副线圈的电压为220 V，B正确；T2的变压比，
