一轮教案：第10章+第2讲+变压器 电能的传输(含解析)

第2讲变压器 电能的传输

主干知识

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)基本关系式

①功率关系：P 入＝P 出；

②电压关系：只有一个副线圈时，U 1n 1＝U 2n 2

； 有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3

＝…； ③电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1

； 由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。

(4)常用的变压器

①自耦变压器——调压变压器； ②互感器⎩

⎪⎨⎪⎧电压互感器：用来把高电压变成低电压。电流互感器：用来把大电流变成小电流。

2．远距离输电

(1)输电过程(如图所示)

(2)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Q ＝I 2Rt 。

(3)电压损失 ①ΔU ＝U －U′；②ΔU ＝IR 。

(4)功率损失 ①ΔP ＝P －P′；②ΔP ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P U 2

R 。 (5)输送电流 ①I ＝P U ；②I ＝U －U′R

。 核心考点

1．理想变压器的特点

(1)没有能量损失(铜损、铁损)。

(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)。

2．制约关系

(1)电压制约关系：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定。

(2)电流制约关系：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定。

(3)功率制约关系：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定。

[典题1] [多选](2014·山东高考) 如图所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变

压器接在正弦交变电源上。闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A 。以下判断正确的是( )

A ．变压器输入功率为484 W

B ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 A

C ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 A

D ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3

关于理想变压器的4点说明

1.变压器不能改变恒定的直流电压。

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.当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U 1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压。

1.(2015·全国新课标Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压在 220 V 的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )

A ．U ＝66 V ，k ＝19

B ．U ＝22 V ，k ＝19

C ．U ＝66 V ，k ＝13

D ．U ＝22 V ，k ＝13

2.用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图所示，则( )

A ．变压器输入功率约为3.9 W

B ．输出电压的最大值是110 V

C ．变压器原、副线圈匝数比是 1∶2

D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝

⎛⎭⎫100πt ＋π2A

问题一 匝数比不变的情况(如图所示)

(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2

，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变。

(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2决定输入电流I 1，

可以判断I 1的变化。

(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化。

[典题2] (2015·安徽高考)如图所示电路中，变压器为理想变压器，a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )

A ．电压表V 1示数增大

B ．电压表V 2、V 3示数均增大

C ．该变压器起升压作用

D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动

1．[多选](2014·广东高考)如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合电键S ，下列说法正确的是( )

A ．P 向下滑动时，灯L 变亮

B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变

C ．P 向上滑动时，变压器的输入电流变小

D ．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大

2．[多选]火警报警系统原理如图甲所示，M 是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝10∶1，接线柱a 、b 接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R 2为用半导体热敏材料(电阻率随温度升高而减小)制成的传感器，R 1为一定值电阻。下列说法中正确的是 ( )

A ．电压表示数为22 V

B ．此交变电源的频率为50 Hz

C ．当传感器R 2所在处出现火警时，电流

表的示数减小

D ．当传感器R 2所在处出现火警时，电压表的示数减小

问题二 负载电阻不变的情况(如图所示)

n 1

n 2

改变，负载R 不变 (1)U 1不变，n 1n 2

发生变化，故U 2变化。 (2)R 不变，U 2改变，故I 2发生变化。

(3)根据P 2＝U 22R

，P 1＝P 2，可以判断P 2发生变化时，P 1变化，U 1不变时，I 1发生变化。 [典题3] 如图甲所示的电路中，S 为单刀

双掷开关，电表为理想电表，R t 为热敏电阻(阻

值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接

图乙所示的正弦交流电，则( )

A ．变压器原线圈中交流电压u 的表达式u

＝1102·sin100πt (V)

B ．S 接在a 端，R t 温度升高时，变压器的输入功率变小

C ．S 接在a 端，R t 温度升高时，电压表和电流表的示数均变大

D ．S 由a 切换到b ，R t 消耗的功率变大

3．[多选](2015·天津高考)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( )

A ．保持滑动触头Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大

B ．保持滑动触头Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小