《高考物理一轮复习 专题十 交变电流 第2讲 变压器 电能的输送课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 专题十 交变电流 第2讲 变压器 电能的输送课件（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲变压器 电能的输送考点 1理想变压器闭合铁芯两个线圈1.变压器的构造：如图 10-2-1 所示，变压器是由_和绕在铁芯上的_组成的.初级负载次级(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫_线圈.(2)副线圈：与_连接的线圈，也叫_线圈.构造图图 10-2-12.变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的_、_在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化.变化的磁场在副线圈中产生_，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流._是变压器工作的基础.大小方向感应电动势3.理想变压器中的参数关系互感现象理想变压器：不考虑铜损(线圈电阻产生的焦耳热)、铁损(涡流产生的焦耳热)和
2、磁漏的变压器，它的输入功率_输出功率.等于4.基本关系式(1)功率关系：对于理想变压器不考虑能量损失，总有 P入_.(2)电压关系在同一铁芯上只有一组副线圈时：U1U2_.P出n1n2(3)电流关系_.在同一铁芯上有多组副线圈时：由 P入P出 知 I1U1I2U2 I3U3.n2n1考点 2远距离输电1.根据 P损_，降低输电损耗有两种方法：(1)减小输电线的_.(2)减小输电导线中的电流：在输送功率一定的情况下，根据 PUI，要减小电流，必须提高_.2.远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流 I_，输电线上损失的1U2远距离输电中的功率关系：P输_.功率 P损I2R线_，可知 P损I2
3、R线电阻输电电压P损P用户【基础自测】1.(2016 年江苏卷)一自耦变压器如图 10-2-2 所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在 a、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在 c、d 间作为副线圈.在 a、b 间输入电压为 U1 的交变电流时，c、d 间的输出电压为 U2，在将滑)动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中(图 10-2-2A.U2U1，U2降低 B.U2U1，U2升高C.U2U1，U2降低 D.U2U1，U2升高 答案：C2.(2016 年四川卷)如图 10-2-3 所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡 L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝)数，
4、其他条件不变，则(A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗图 10-2-3C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变答案：B3.(多选)如图 10-2-4 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比P 为滑动变阻器的滑片.当副线圈上的滑片 M 处于图示位置时，灯泡 A 能发光.操作过程中，小灯泡两端的电压均未超过其额定)值，且认为灯泡的电阻不受温度的影响，则(图 10-2-4，A.副线圈输出电压的有效值为 22 VB.滑片 P 向左移动时，变压器的输出功率增加C.滑片 P 向右移动时，为保证灯泡亮度不变，需将滑片 M向上移D.滑片 M 向上移动时，为保证灯泡亮度不变，需将滑片 P向左移答案：
5、AD4.远距离输电的原理图如图 10-2-5 所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2，电压分别为 U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为 R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()图 10-2-5答案：D热点 1理想变压器原、副线圈基本量的关系热点归纳制约关系电压原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2功率副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入电流副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1(续表)考向 1基本关系的应用【典题 1】(2017 年北京卷)如图 10-2-6 所示，理想变压器有 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
6、想电表.下列说法正确的是() WA.原线圈的输入功率为 220B.电流表的读数为 1 AC.电压表的读数为 110 VD.副线圈输出交流电的周期为 50 s图 10-2-6解析：电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为220 V，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比可知，副线圈两端电压有效值为 110 V，C 错误；流过电阻 R 的电流为 2 A，可知负载消耗的功率为220 W，根据能量守恒定律可知，原线圈的输入功率为 220 W，A 错误；由 PUI 可知，电流表的读数为 1 A，选项 B 正确，由交变电压瞬时值表达式可知，100 rad/s，周期 T0.02 s，D 错误.答
7、案：B方法技巧：关于理想变压器的四点说明：(1)变压器不能改变直流电压.(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率.(3)理想变压器本身不消耗能量.(4)理想变压器基本关系中的 U1、U2、I1、I2 均为有效值.考向 2变压器原线圈与用电器串联的问题【典题 2】(多选，2016 年新课标卷)如图 10-2-7 所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b.当输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是()A.原、副线圈匝数比为 91B.原、副线圈匝数比为 19C.此时 a 和 b 的电功率之比为 91D.此时 a
8、和 b 的电功率之比为 19图 10-2-7解析：设灯泡的额定电压为 U0，则输入电压 U10U0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压 U1UU09U0，副线圈两端的电压 U2U0，所以原、副线圈的匝数比 n1n2U1U291，A 项正确，B 项错误；原、副线圈的电流之比I1I2n2n119，由电功率 PUI 可知，a 和 b 的电功率之比为 19，C 项错误，D 项正确.答案：AD考向 3变压器副线圈含二极管的问题【典题 3】(多选)如图 10-2-8 所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦式交流电源，一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后
9、接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大.用交流电压表测得 a、b 端和 c、d 端的电压分别为 Uab 和 Ucd，则()图 10-2-8A.UabUcdn1n2B.增大负载电阻的阻值 R，电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小，c、d 间的电压 Ucd 越大D.将二极管短路，电流表的读数加倍解析：经交流电压表、交流电流表测得的值分别为交变电电压 U2，而输出电压 U2 不等于 c、d 端电压，因二极管具有单向导电性，输出电压经二极管整流后有效值发生变化， Ucd功率减小，根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知，输入功率必减小，故电流表读数变小，B 项正确，C 项错误
10、.二极输入功率 P1 也加倍，而输入电压 U1 不变，根据 P1U1I1 得电流表读数加倍，D 项正确.答案：BD热点 2考向 1理想变压器的动态分析匝数比不变的情况(如图 10-2-9 所示)图 10-2-9【典题 4】(2016 年天津卷)如图 10-2-10 所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是()A.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R1 消耗的功率变大示数变大B.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表C.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表示数变大D.若闭合开关 S，则电流表示数变大，示数变大图 10-2-10解析：滑
11、动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端的电压没有变化，所以干路中的电流减小，R1 消耗的功率变小，A 项错误；干路中的电流变小，R1 两端的电压变小，并联电路的电压变大，即电压表示数变大，B 项正确；由于变压器副线圈干路中的电流变小，所以原线圈中的电流变小，即电流表的示数变小，C 项错误；闭合开关 S 后，并联电路的阻值变小，总电阻也变小，干路中的电流变大，R1 两端的电压变大，并联电路的电压变小，通过 R2 的电流变小，即电流表示数变小，示数变大，D 项错误.因变压器的功率变大，故电流表答案：B考向 2负载电阻不变的情况(如图 10-2-
12、11 所示)图 10-2-11 【典题 5】如图 10-2-12 所示，发电机的电动势为 e678 sin100t(V)，变压器的副线圈匝数可调，滑片 P 置于 a 处时，用户恰好得到 220 V 的电压，R 表示输电线的电阻.下列说法正确的是()A.电流的频率为 100 HzB.电压表的示数为 220 VC.电压表的示数为 678 V图 10-2-12D.当滑片 P 向上滑时，的示数变大解析：电流的频率为 f21002Hz50 Hz，选项 A 错误；因用户恰好得到 220 V 的电压，即电压表的示数大于220 V，选项 B 错误；电压表的示数等于交流电的有效值，答案：D热点 3远距离输电问题
13、热点归纳远距离输电问题的“三 二 一”：(1)理清三个回路(如图 10-2-13 所示)：图 10-2-13在回路 2 中，U2UU3，I2I线I3.(2)抓住两个联系： 【典题 6】如图 10-2-14 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 T 的原、副线圈匝数分别为 n1、n2.在 T 的原线圈两端接入一电压 uUmsin t 的交流电源，若输送电功率为 P，输电线的总电阻为 2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()图 10-2-14答案：C方法技巧：输电线路功率损失的计算方法：【迁移拓展】(多选，2017 年广东江门模拟)某小型水电站的电能输送示意图如图
14、 10-2-15 所示.已知输电线的总电阻 R10 ，降压变压器 T2 的原、副线圈匝数之比为 41，电阻 R011 .若 T1、T2 均为理想变压器，T2 的副线圈两端电压表达式为 u220 sin 100t(V)，下列说法正确的是()图 10-2-15A.发电机中的电流变化频率为 100 HzB.通过 R0 的电流的有效值为 20 AC.升压变压器 T1 的输入功率为 4650 WD.若 R0 的电阻减小，发电机的输出功率也减小解析：变压器不能改变交变电流的频率，交变电流的频率f250 Hz，选项 A 错误；降压变压器副线圈两端交变电压的有效值为 220 V，负载电阻为 11 ，所以通过
15、R0 的电流的有效值是 I20 A，选项 B 正确；根据电流与匝数成反比可知，输电线上的电流为 I5 A，所以输电线上消耗的功率为 I2R250 W，用电器消耗的功率为 I2R04400 W，所以升压变压器的输入功率为 4650 W，选项 C 正确；当用电器的电阻 R0 减小时，通过用电器的电流增大，通过输电线的电流增大，用电器的功率增大，输电线损耗的功率增大，则发电机的输出功率也增大，选项 D 错误.答案：BC特殊的变压器模型考向 1自耦变压器自耦变压器又称为调压变压器，它只有一个线圈，把全部线圈作为原线圈或副线圈，线圈的一部分作为副线圈或原线圈.由此自耦变压器可以降压，也可以升压，变压器的
16、基本规律对自耦变压器均适用.【典题 7】自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图 10-2-16 所示，其副线圈匝数可调.已知变压器线圈的总匝数为 1900 匝；原线圈为 1100 匝，接在有效值为 220 V 的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载 R 上的功率为 2 kW.设此时原线圈中电流的有效值为 I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则 U2 和 I1 分别约为()图 10-2-16B.380 V 和 9.1 AD.240 V 和 9.1 AA.380 V 和 5.3 AC.240 V 和 5.3 A答案：
17、B考向 2双副线圈变压器计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，应注意三个关系：【典题 8】如图 10-2-17 所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比 n1n2n3 为()图 10-2-17A.111C.621B.321D.221答案：B种类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成小电流利用的公式I1n1I2n2考向 3互感器互感器分为电压互感器和电流互感器，比较如下表所示：【典题 9】(2017 年福建龙岩质检) L1和 L2 是高压输
18、电的两条输电线，现要通过变压器测量 L1 和 L2 之间的电压，下列四种电路连接正确的是()ACBD解析：通过变压器测量 L1 和 L2 之间的电压，需要电压互感器，变压器原线圈应并联在 L1 和 L2 之间，由于电压表量程较小，变压器应为降压变压器，原线圈匝数应大于副线圈匝数，所以选项 A 正确.答案：A【触类旁通】如图 10-2-18 所示，L1 和 L2 是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器.若已知变压比为 10001，变流比为 1001，并且知道电压表示数为 220 V，电流表示数为10 A，则输电线的输送功率为()图 10-2-18A.2.2103 W B.2.2102 WC.2.2108 W D.2.2104 W答案：C
