高考物理 专题10-2 变压器 电能的输送(学案)
变压器及电能的输送教案
变压器及电能的输送教案一、教学目标1. 让学生了解变压器的基本构造和原理，知道变压器的工作特点。
2. 使学生掌握变压器在电力系统中的应用，了解我国电力网的电压等级。
3. 让学生理解电能输送的基本原理，能够计算电能的输送效率。
二、教学重点与难点1. 教学重点：（1）变压器的基本构造和原理。
（2）变压器的工作特点和应用。
（3）电能输送的基本原理和计算方法。
2. 教学难点：（1）变压器的工作原理。
（2）电能输送效率的计算。
三、教学准备1. 教具：变压器模型、电力网示意图、多媒体课件。
2. 学具：笔记本、笔。
四、教学过程1. 导入新课（1）教师通过展示变压器模型，引导学生思考：什么是变压器？变压器有什么作用？2. 教学新课（1）教师讲解变压器的基本构造和原理，通过多媒体课件展示变压器的工作过程。
（2）学生跟随教师一起了解变压器的工作特点和应用，了解我国电力网的电压等级。
（3）教师讲解电能输送的基本原理，引导学生思考如何提高电能输送的效率。
3. 课堂互动（1）教师提问：变压器的工作原理是什么？请举例说明。
（2）学生回答后，教师点评并补充讲解。
（3）教师提问：如何计算电能的输送效率？请举例说明。
（4）学生回答后，教师点评并补充讲解。
4. 巩固知识（1）教师布置练习题，让学生独立完成。
（2）教师选取部分学生的作业进行讲解和点评。
五、课后作业1. 绘制变压器模型图。
六、教学拓展1. 教师介绍变压器在现代科技领域中的应用，如磁悬浮列车、核磁共振等。
2. 学生跟随教师了解变压器在不同领域的应用，激发学生的学习兴趣。
七、课堂小结2. 学生分享自己的学习收获，教师给予点评和鼓励。
八、教学反思1. 教师反思本节课的教学效果，针对学生的掌握情况调整教学策略。
2. 学生反思自己的学习过程，找出不足之处，制定改进措施。
九、课后自主学习1. 学生自主学习变压器的相关知识，如变压器的种类、性能等。
2. 学生通过网络、书籍等资源，了解电能输送技术的最新发展。
高考物理一轮复习 专题10.2 变压器 电能的输送教学案-人教版高三全册物理教学案
专题10.2 变压器 电能的输送1．了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。
2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。
3．知道远距离输电过程，知道降低输电损耗的两个途径。
了解电网供电的优点和意义。
一、理想变压器1．构造：如图1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。
图1(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：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．几种常用的变压器(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。
二、远距离输电1．输电过程(如图2所示)图22．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(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR4．功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 5．输送电流(1)I ＝PU ；(2)I ＝U －U ′R。
高频考点一 理想变压器基本关系的应用例1．一理想变压器的原、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为220 V 的正弦交流电源上，如图2所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )图2A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13 答案 A【变式探究】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3所示，则( )图3A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin (100πt ＋π2) A 答案 A【举一反三】如图4，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )图4A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W答案 D解析 由ω＝2πf ＝100π rad/s 得：f ＝50 Hz ，A 错．有效值U 1＝12 V ，又因为U 2U 1＝n 2n 1得：U 2＝6 V ，I 2＝U 2R L ＝1 A ，选项B 、C 错．由能量守恒得P 1＝P 2＝U 2I 2＝6 W ，D 选项对．【变式探究】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5所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100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2.0 kW.设此时原线圈中电流的有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( )图5A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A 答案 B【方法规律】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U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值．高频考点二 理想变压器的动态分析例2．如图9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( )图9A ．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 的方向滑动答案 D解析 由于a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V 1示数不变，选项A 错误；由理想变压器原理公式U 1U 2＝n 1n 2且U 1、n 1、n 2不变，则U 2不变，即V 2的示数不变，V 3的示数U 3＝U 2－I 2R 0应减小，故选项B 错误；由公式I 1I 2＝n 2n 1得：n 1n 2＝ΔI 2ΔI 1＝0.80.2＝4，则n 1＞n 2，该变压器起降压作用，故C 错误；又I 2＝U 2R 0＋R ，I 2增大，R 应减小，故滑片应沿c →d 方向滑动，故D 正确． 【变式探究】 (多选)如图10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( )图10A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小答案 BC【举一反三】 (多选)如图11，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．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U ab 和U cd ，则( )图11A ．U ab ∶U cd ＝n 1∶n 2B ．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，cd 间的电压U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍答案 BD解析 变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2，其中U 1、U 2是变压器原、副线圈两端的电压．U 1＝U ab ，由于二极管的单向导电特性，U cd ≠U 2，选项A 错误．增大负载电阻的阻值R ，负载的电功率减小，由于P 入＝P 出，且P 入＝I 1U ab ，所以原线圈上的电流I 1减小，即电流表的读数变小，选项B 正确．c 、d 端的电压由输入电压U ab 决定，负载电阻R 的阻值变小时，U cd 不变，选项C 错误．根据变压器上的能量关系有E 输入＝E 输出，在一个周期T 内，二极管未短路时有U ab I 1T ＝U 2R ·T 2＋0(U 为副线圈两端的电压)，二极管短路时有U ab I 2T ＝U 2RT ，由以上两式得I 2＝2I 1，选项D 正确．【变式探究】图12甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电．图甲中R t 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．则下列说法正确的是( )图12A ．图乙所示电压的瞬时值表达式为u ＝51sin 50πt VB ．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C ．变压器输入、输出功率之比为1∶4D ．R t 处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大答案 B高频考点三 远距离输电问题例3．(多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比B ．输送电压越高，输电线路上损失的电压越大C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比答案 AC解析 输电线路上损失电压ΔU ＝Ir ，在r 一定时，ΔU 和I 成正比．若U 越高，I ＝P U，I 越小，那么ΔU 越小．输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2r ，当P 一定时，I ＝P U，所以ΔP ＝(P U )2r ，即ΔP 和U 的平方成反比，跟I 的平方成正比，故A 、C 正确．【变式探究】如图15所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )图15A ．用户用电器上交流电的频率是100 HzB ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC ．输电线上的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小答案 D【举一反三】(多选)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T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻为R ＝1 kΩ.到目的地经变压器T 2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T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( )A ．T 1原、副线圈电流分别为103A 和20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有6×104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． T 1原线圈的电流为I 1＝P 1U 1＝4 000×1034 000A ＝1×103 A ，输电线上损失的功率为P 损＝I 22R ＝10%P 1，所以I 2＝ 10%P 1R＝ 4 000×103×0.11×103 A ＝20 A ，A 正确；T 1的变压比为n 1n 2＝I 2I 1＝20103＝150；T 1副线圈的电压为U 2＝50U 1＝2×105 V ，T 2原线圈的电压为U 3＝U 2－I 2R ＝2×105 V －20×103 V ＝1.8×105 V ，B 正确；T 2的变压比为n 3n 4＝U 3U 4＝1.8×105220＝9×10311，C 错误；能正常发光的灯泡盏数为N ＝90%P 160＝6×104，D 正确． 1．【2016·全国卷Ⅰ】一含有理想变压器的电路如图1所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω 和4 U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图1A ．2B ．3C ．4D ．52．【2016·全国卷Ⅲ】如图1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( )图1A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶9【答案】AD 【解析】设灯泡的额定电压为U 0，则输入电压U ＝10U 0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U 1＝U －U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，所以原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝9∶1，A 正确，B 错误；原、副线圈的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶9，由电功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 错误，D 正确．3．【2016·天津卷】如图1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( )图1A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大4．【2016·江苏卷】一自耦变压器如图1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U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )图1A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高【答案】C 【解析】根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U 1U 2＝n 1n 2，这里n 2< n 1，所以U 2 <U 1.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，n 2变小，n 1不变，而原线圈两端电压U 1也不变，因此U 2降低，选项C 正确．5．【2016·四川卷】如图1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，其他条件不变，则( )图1A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．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1.【2015·海南·10】4．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R =11R 0，是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R =5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0V ，则A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34VB ．此时原线圈两端电压的最大值约为24VC ．原线圈两端原来的电压有效值约为68VD ．原线圈两端原来的电压有效值约为48V【答案】AD2.【2015·江苏·1】5．一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V 交变电流改为110V ，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为（ ）A ．200B ．400C ．1600D ．3200【答案】B 【解析】根据变压器的变压规律2121n n U U =，代入数据可求副线圈匝数为400，所以B 正确。
高考物理一轮复习第十一章第2讲变压器电能的输送学案含解析20190506258.doc
第2讲 变压器 电能的输送主干梳理 对点激活知识点理想变压器 Ⅱ1．构造：如图所示。
变压器主要由□01闭合铁芯和□02绕在铁芯上的两个线圈组成。
(1)原线圈：指与交流电源连接的线圈，也叫□03初级线圈。
(2)副线圈：指与负载连接的线圈，也叫□04次级线圈。
2．工作原理：电磁感应的□05互感现象。
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：U 1U 2＝n 1n 2，若n 1>n 2，为□06降压变压器；若n 1<n 2，为□07升压变压器。
(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝□08n 2n 1；有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。
4．几种常用的变压器(1)自耦变压器(也叫调压变压器)。
(2)互感器①电压互感器，可以把□09高电压降为□10低电压； ②电流互感器，可以把□11强电流降为□12弱电流。
知识点远距离输电 Ⅰ1．减少输电电能损失的两种方法减少输电电能损失的理论依据：P 损＝I 2R 。
(1)减小输电线的电阻：根据电阻定律R ＝ρlS，要减小输电线的电阻R ，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的□01电阻率、增大导线的□02横截面积等方法。
(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高□03输电电压。
2．远距离高压输电的分析 (1)输电过程(如图所示)(2)输送电流 ①I ＝P U。
②I ＝U －U ′R。
(3)电压损失 ①ΔU ＝U －U ′。
②ΔU ＝□04IR 。
(4)功率损失 ①ΔP ＝P －P ′。
②ΔP ＝□05I 2R ＝□06⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ＝ΔU 2R。
一 思维辨析1．变压器不但可以改变交流电压，也可以改变稳恒直流电压。
( ) 2．理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。
( ) 3．高压输电的目的是增大输电的电流。
射阳高三物理一轮复习变压器电能的输送教学案
用电设备课题：变压器 电能的输送考纲要求：1．理想变压器 (Ⅰ) 2．电能的输送 (Ⅰ)知识梳理一.理想变压器1.构造、作用、原理。
2.理想变压器的基本关系：⑴变压器原、副线圈的电压之比为U 1/U 2= ;⑵理想变压器的输入、输出功率之比P 1/P 2为: ;⑶对只有一个副绕组的变压器有I 1/I 2= ;3.(变压器动态问题)制约思路：⑴电压制约：⑵电流制约： ⑶负载制约：二、电能的传输1.电能便于远距离传输2.传输电能的基本要求： 、 、 。
3.输电线上的电压、功率损失（1）任何输电线都有电阻，存在功率损失设输送的电功率为P ，输电电压为U ，电线电阻为R ，则输送电流为 ，输电线上电压损失为 ，输电线上的功率损失可表示为： 。
（2）减少输电线上功率损失的方法a 减小输电线的电阻Rb 减小输电电流I讨论：（1）如何减小输电线的电阻R（2）如何减小输电电流I4.高压送电的示意图及分析例1.如下图所示,一个理想变压器,它的初级线圈接在一个交流电源上,次级线圈接有＂12V100W ＂的灯泡,已知变压器的初次级线圈匝数之比为18:1，那么小灯泡正常工作时,图中电压表读数为多大?电流表读数为多大?例2.如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。
变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。
输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R 0表示，变阻器R 表示用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R 的值减小(滑动片向下移)。
当用户的用电器增加时，请分析下图中各表的读数如何变化？例3.钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。
图（a）中电流表的读数为1.2A 。
图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4AB.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）的读数为3.6A例4.学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R=4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：⑴发电机的输出功率多大？⑵发电机的电动势多大？⑶输电线上损耗的电功率多大？图（a）图（b）。
高三物理第一轮复习 10-2变压器电能的输送学案 新人教版
第二课时 变压器 电能的输送【教学要求】1．了解变压器的构造和原理。
知道变压器的电压与匝数的关系，并能用这关系进行计算。
2．了解远距离输电的主要环节，知道远距离输电时应用高电压的道理。
【知识再现】一、变压器1、主要构造：（1）闭合铁芯。
（2）绕在铁芯上的原、副线圈（初级、次级线圈）。
2、工作原理：电磁感应（互感）。
3、几种常用的变压器（l ）自耦变压器：如调压变压器，铁芯上只绕一个线圈，可升压，可降压。
（2）互感器电压互感器：把高电压变成低电压，以便测量高电压。
（降压变压器）电流互感器：把大电流变成小电流，以便测定小电流。
（升压变压器）二、电能的输送1、输送电能的基本要求：可靠（供电线路工作可靠）、保质（电压和频率稳定）、经济（输电线路的建造和运行费用低，电能损耗少）。
2、关键：减小输电线路上的电能损耗，P 损=I 2R 。
3、方法：①减小输电线的电阻，如采用电阻率小的材料或增大导线的横截面积。
②高压输电：在输送功率一定的条件下提高输送电压，以减小输电电流，从而减小输电导线上损失的电功率。
由于理想变压器没有漏磁和能量损失，所以穿过原、副线圈的磁通量ф相等，磁通量的变化率△ф/△t 也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应电动势与原、副线圈的匝数成正比．故变压器的工作原理是电磁感应（互感现象）．变压器的基本规律可概括为“三变三不变”，即：可改变交流的电压、电流、等效电阻；不能改变功率、频率和直流的电压。
变压器的变压比: U 1／n 1 = U 2／n 2= U 3／n 3 =… = ΔU ／Δn = k变压器的变流比: n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……理想变压器的输入功率由输出功率决定：2211222222111/R n U n R U U I U I P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==== 【应用1】如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1：n 2=4:1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等。
高三物理一轮复习《变压器 电能的输送》导学案
高三物理一轮复习《变压器电能的输送》导学案【学习目标】1、了解电感器和电容器对交变电流的影响2、掌握理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系及功率关系3、知道输电线上的功率损失，并能利用相关规律解决实际问题【学习重点和难点】变压器原理、输电线上能量损失的计算【使用说明及学法指导】先通读教材有关内容，进行知识梳理归纳，再认真限时完成课前预习部分内容，并将自己的疑问记下来（写上提示语、标记符号）。
【课前预习案】一、电感对交变电流的阻碍作用1．感抗（1）定义：电感对交变电流的阻碍作用的大小用来表示。
（2）感抗大小的影响因素：线圈的自感系数、交变电流频率__________、感抗越大。
2.感抗的应用：扼流圈(1）低频扼流圈线圈匝数_____、自感系数、直流电阻____，它有“通阻______”的作用。
（2）高频扼流圈线圈匝数_____、自感系数，它有“通阻”的作用。
二、电容对交变电流的阻碍作用1.容抗（1）定义：电容对交流电的阻碍作用大小用来表示。
（2）容抗大小的影响因素：电容器的电容、交变电流的频率，电容器对交变电流的阻碍作用就___________，容抗也________。
2.电容的特性：(1)通__________，隔_________。
（2）通_________，阻________。
三、变压器1．变压器的构造（1）组成：由和绕在铁芯上的两个组成。
（2）原线圈：与相连的线圈，也叫线圈。
（2）副线圈：与相连的线圈，也叫线圈。
2.理想变压器的变压、变流规律和功率关系：⑴变压规律：⑵变流规律：⑶功率关系：3. 几种常见的变压器(1)自耦变压器: 特点是铁芯上只有个线圈，如调压变压器。
降低电压：整个线圈作线圈，副线圈只取线圈的一部分。
升高电压：线圈的一部分作线圈，整个线圈作。
I1 U1n1（2）互感器电压互感器：用来把高电压变成低电压，它的原线圈联在高压电路中，副线圈接入交流电压表。
电流互感器：用来把大电流变成小电流，它的原线圈联在被测电路中，副线圈接入交流电流表。
高三物理第一轮复习 变压器电能的输送学案 新人教版
第二课时变压器电能的输送第一关：基础关展望高考基础知识一、变压器的构造和原理知识讲解如图所示，变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，其中一个线圈与电源相接，另一个线圈与负载（工作电路）相接，前者称为原线圈或初级线圈，后者称为副线圈或次级线圈.当在原线圈上加交变电源时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变磁通量，磁通量通过铁芯也穿过副线圈，磁通量的变化在副线圈上产生感应电动势.若副线圈上接有负载形成闭合电路，有交变电流通过时，也会产生磁通量通过铁芯穿过原线圈，在原线圈上产生感应电动势.这样原、副线圈在铁芯中磁通量发生了变化，从而发生互相感应（称为互感现象），产生了感应电动势.归纳为：（1）互感现象是变压器的工作基础，其实质是电磁感应现象.（2）若在原线圈上加交流电压，副线圈上空载（开路），则副线圈上存在感应电动势.（3）变压器改变电压的作用只适用于交变电流，不适用于恒定电流.活学活用1.理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，以下说法中正确的是()A.穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10:1B.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10:1D.正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1解析：此题考查的是对变压器原理的掌握，对理想变压器，B 选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比.D 选项认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率.答案：BD 二、电能的输送 知识讲解（1）减少电能损耗的方法据P 损=I 2R 可知，减小输电线路上功率损失的方法主要有两种： ①减小输电线的电阻R ，据R L Sρ=∙a.减小输电线长度L ：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小L 来减小R.b.减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料.c.增大导线的横截面积S ：这要多耗费金属材料增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难.②减小输电电流I ，据P I U=a.减小输送功率P ：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的.b.提高输电电压U ：在输送功率P 一定，输线电阻R 一定的条件下，输电电压提高到原来的n 倍，2P P R U =损据（）知，输电线上的功率损耗将降为原来的21.n根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施.（2）远距离高压输电的几个基本关系（以图为例）：①功率关系P 1=P 2，P 3=P 4，P 2=P 损+P 3 ②电压、电流关系331124221443U n U n I I ,.U n I U n I ==== U 2=ΔU+U 3,I 2=I 3=I 线. ③输电电流：323223P U U P I .U U R -===线线④输电线上损耗的功率: 2222P P I U I R R .U =∆==损线线线线（） 当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的21.n 活学活用2.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n 倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是()A.输电线上的电功率损失是原来的1n B.输电线上的电功率损失是原来的21nC.输电线上的电压损失是原来的1n D.输电线上的电压损失是原来的21n 解析：根据由P=IU 得I=P U ,导线上损失功率222P P I R R U==损.因输送功率一定，P 损跟输送电压的平方成反比；PU R U=损.跟输送电压成反比.所以正确选项为B 、C. 答案：BC第二关：技法关解读高考 解 题 技 法一、变压器各量变化问题的分析 技法讲解处理这类问题的关键是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中“谁决定谁”的问题，在理想变压器中，U 2由U 1和匝数比决定；I 2由U 2和负载决定；I 1由I 2和匝数比决定.注意因果关系,对电压而言,有U 入才有U 出,输入决定输出,而对电流\,功率而言,则是有I 出、P 出,才有I 入、P 入,输出决定输入.当理想变压器的原副线圈的匝数不变时,如果变压器的负载发生变化,可依据以下原则判定,如图所示.(1)输入电压U 1决定输出电压U 2.这是因为输出电压2211n U U ,n 当U 1不变时,不论负载电阻R 变化与否,U 2不会改变.(2)输出电流I 2决定输入电流I 1,在输入电压U 1一定的情况下,输出电压U 2也被完全确定.当负载电阻R 增大时,I 2减小,则I 1相应减小;当负载电阻R 减小时,I 2增大,则I 1相应增大.在使用变压器时,不能使变压器次级短路.(3)输出功率P 2决定输入功率P 1,理想变压器的输出功率与输入功率相等,即P 2=P 1.在输入电压U 1一定的情况下,当负载电阻R 增大时,I 2减小,则变压器输出功率P 2=I 2U 2减小,输入功率P 1也将相应减小;当负载电阻R 减小时,I 2增大,变压器的输出功率P 2=I 2U 2增大,则输入功率P 1也将增大.典例剖析 例1（江苏高考题）如图所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流.下列说法正确的是（）A.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小B.保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，则I 2减小C.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则I 1增大D.保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I 1减小解析：保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a,副线圈匝数变多，由1122U n U n =知U 2变大，22U I R =变大，R 上消耗的功率增大，故A 错.又由于1221I n,I n =I 1也变大，故C 正确.S 由a 切换到b,副线圈匝数变少，由1122U n U n =知U 2变小，I 2=2U R 变小，故B 正确.保持U 1不变，S 接在b 端，P 向上滑动，R 变小，I 2=2U R变大，I 1变大，故D 错. 答案：BC二、远距离输电问题 技法讲解在求解远距离输电的有关问题时，常会涉及到较多的物理量，应特别注意各物理量的对应性，所以对远距离输电问题一定要先画出过程图再分析，可以保证思路通顺流畅避免混乱出错．另外针对输电过程中因物理量较多，易发生混乱的特点，把各物理量在图中标出可以使物理意义条理清晰．远距离输电过程的示意图（如图所示）由图可知：P 1=P 2，I 2=I 3，P 3=P 4，P 损=I 22·2r=I 32·2r=P 1-P 4.（1）升压变压器的输出电流和输电线上的电压损失、功率损失，是联系两个变压器的纽带，解题时要抓住这个“纲”，然后根据和其他相关量的联系按相应规律列式求解.（2）输电导线上损失的电能和输出电压的平方成反比，输出电压提高n 倍，导线上电能的损失就减为原来的21.n（3）在计算远距离输电线路的功率损耗时常用关系式P 损=I 线2R 线计算，其原因是I 线较易求出；I 总=I 线=P 总/U 总；而P 损=U 线 I 线或P 损=U 线2/R 线，则不常用，其原因是在一般情况下U 线不易求出，且易把U 线和U 总相混淆而造成错误.典例剖析 例2有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数之比为1：4，降压变压器的匝数之比为4：1，输电线的总电阻R=4 Ω，全校共有22个班，每班有“220 V 40 W ”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则（1）发电机输出功率多大？ （2）发电机电动势多大？ （3）输电效率多少？（4）若使用灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？解析：发电机的电动势E ，一部分降在电源内阻上，即I 1r ，另一部分为发电机的路端电压U 1，升压变压器副线圈电压U 2的一部分降在输电线上，即I 2R ，其余的就是降压变压器原线圈电压U 2′，而U 3应为灯的额定电压U 额，具体计算由用户向前递推即可.(1)对降压变压器：U 2′I 2=U 3I 3=nP 灯=22×6×40 W=5 280 W ，而U 2′=41U 3=880 V. 所以22nP 5280I A 6 A.U 880===灯对升压变压器：U 1I 1=U 2I 2=I 22R+U 2′I 2=（62×4+5 280）W=5 424 W ，所以P 出=5 424 W. （2）因为U 2=U 2′+I 2R=（880+6×4）V=904 V. 所以11222n 11U U U 904 V 226 V.n 44===⨯= 又因为U 1I 1=U 2I 2， 所以22121U I I 4I 24 A U ===， 所以11E U I r 226241V 250 V.=+=+⨯=（）（3）P 5 280100%100%97%.P 5 424η=⨯=⨯=有用出（4）电灯减少一半时，n ′P 灯=2 640 W ，2n R 2640 WI 3 A.U 800 V''===灯 所以P ′出=n ′P 灯+I ′22R=（2 640+32×4） W=2 676 W ，不是减半. 答案：（1）5424 W (2)250 V (3)97%(3)不减半 第三关：训练关笑对高考 随 堂 训 练1.一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n 1和n 2，正常工作时输入和 输出的电压、电流、功率分别为U 1和U 2、I 1和I 2、P 1和P 2，已知n 1＞n 2， 则()A.U 1＞U 2，P 1＜P 2B.P 1=P 2，I 1＜I 2C.I 1＜I 2，U 1＞U 2D.P 1＞P 2，I 1＞I 2解析：对理想变压器来说，穿过原副线圈的磁通量的变化率一定相等，由法拉第电磁感应定律可得1122U n U n =，由题给条件n 1>n 2，得U 1>U 2.理想变压器不考虑能量损耗，则有P 1=P 2.由于题给变压器为单个副线圈的变压器，则I 1U 1=I 2U 2成立，所以I 1<I 2.综合上述分析可知，B 、C 两项对.答案：BC2.一理想变压器初\,次级线圈匝数比为31,次级接三个相同的灯泡,均能正常发光,在初级线圈接一个相同的灯泡L,如图所示,则（）A.灯L 也能正常发光B.灯L 比另三灯都暗C.灯L 将会烧坏D.灯L 时亮时暗解析：分析此题应从变压器的电流关系来考虑;原\,副线圈中的电流比I 1：I 2=1：3,副线圈后面每灯的电流与其额定电流为2L 1I :I ,I I I 3===额额故,所以灯L 也正常发光. 答案：A3.如图甲所示是日光灯的电路图，它主要由灯管、镇流器和启动器组成的，镇流器是一个带铁芯的线圈，启动器的构造如图乙所示，为了便于启动，常在启动器的两极并上一纸质电容器C ，某教室的一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮的情况，经检查，灯管是好的，电压正常，镇流器无故障，其原因可能是()A.启动器两脚与启动器底座接触不良B.电容器C 断路C.电容器C 击穿而短路D.镇流器自感系数L 太大 答案：C4.国家重点项目工程——750千伏兰州至银川西电东输工程完成塔基建设.9月底全线架通.远距离输送交流电都采用高压输电，采用高压输电的优点是()A.可节省输电线的铜材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度 解析：由P=IU 得P I U=，输送的电功率P 一定，采用高压输电，U 大则I 小，由P 线=I 2r ，在要求输电损耗一定的情况下，就可以选电阻率略大一点的材料作导线；若输电线确定，则可以减少输电线上的能量损失，故选项A 、C 正确.交流电的频率是固定的，不需要调节，输电的速度是就是电磁波的传播速度，是一定的，故选项B 、D 不正确.答案：AC5.如图所示，MN 和PQ 为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置的金属棒ab与导轨接触良好，在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场，导轨的N、Q端接理想变压器的初级线圈，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C.若用IR、IL、IC分别表示通过R、L和C的电流，不考虑电容器的瞬间充放电，则下列判断中正确的是()A.若ab棒匀速运动，则I R≠0，I L≠0,I C=0B.若ab棒匀加速运动，则I R≠0,I L≠0,I C=0C.若ab棒做加速度变小的加速运动，则I R≠0，I L=0，I C=0D.若ab棒在某一中心位置附近做简谐运动，则I R≠0,I L≠0,I C≠0解析：当ab棒匀速运动时，根据公式E=Blv可知电动势E恒定，则原线圈中有恒定的电流通过，产生稳定的磁场，通过副线圈的磁通量不变，那么副线圈上不产生感应电动势，无电压，则I R=I L=I C=0,A错误.当ab棒匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈的电流均匀增大，产生的磁场均匀增强，则副线圈中的磁通量均匀增大，副线圈就会产生一个恒定的电压，那么I R≠0,I L≠0,I C=0,B正确.当ab棒做加速度变小的加速运动时，ab棒产生的电动势变化越来越慢，同理可知在副线圈上将产生一个逐渐减小的电压，则I R≠0，IL≠0，而电容器要不停的放电而使IC≠0，故C错误.当ab棒做简谐运动时，ab棒将产生正弦或余弦式交变电流，在副线圈上也将感应出正弦或余弦式交变电压，从而I R≠0，I L≠0，I C≠0，D正确.答案：BD课时作业四十二变压器电能的输送1.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时()A.I1减小，P1增大B.I2减小，P2减小C.I2增大，P2减小D.I1增大，P2增大解析:理想变压器（副线圈上电压不变）当负载电阻R增大时电流I2减小，由P2=U2I2可知，功率P2也减小，所以B正确.答案:B2.一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=11 5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则()A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D.变压器的输入功率是1×１０3W 解析:由图象可知U 1=220 V ，则2211n 5U U 220V 100 V n 11==⨯= 流过电阻电流2U I 10 A R==，A 错；电压表示数应为100V ，B 错；1分钟放出热量Q=I 2Rt=102×10×60 J=6×104J,C 错；P 出=U 2I=100×10 W=1×103W ，所以P 入=P 出=1×103W ，D 正确.答案:D3.如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻，开关S 是闭合的.○V 1和○V 2为理想电压表，读数分别U 1和U 2；○V 1、○V 2和○V 2为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3.现断开S ，U 1数值不变，下列推断中正确的是()A.U 2变小、I 3变小B.U 2不变、I 3变大C.I 1变小、I 2变小D.I 1变大、I 2变大解析:U 2=211n U ,n U 1、n 1、n 2均不变，故U 2不变，A 错误；S 断开，副线圈电路R 总增大，则I 2减小，UR 1=I 2R 1减小，UR 3必增大，333UR I R =增大，B 对；由2121n I I n =知I 1减小，C 对，D 错误.答案:BC4.如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4：1,原线圈接入一电压为U=U 0sin ωt 的交流电源，副线圈接一个R=27.5 Ω的负载电阻.若U 0，ω=100πrad/s ，则下述结论正确的是()A.副线圈中电压表的读数为55 VB.副线圈中输出交流电的周期为1100π s C.原线圈中电流表的读数为0.5 AD.原线圈中的输入功率为解析:因为U 0则电压有效值U=220 V ，由1122U n U n =得U 2220 V 4==55 V,A 正确.因为ω=100πrad/s,则22T s 0.02 s 100ππωπ===，则B 错误. 负载R 中电流12221I n U 5 V I 5 2 A R 27.5I n ====Ω，由得I 1=0.5 A ，所以C 正确.功率P=U 1I 1=220 V ×0.5 A=110 W,所以D 错误.答案:AC5.如图所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流.下列说法正确的是()A.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小B.保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，则I 2减小C.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则I 1增大D.保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I 1减小解析：S 由b 切换到a 时，副线圈匝数增多，则输出电压U 2增大，R 上消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故输入电流I 1增大，所以A 错C 对;S 由a 切换到b 时，副线圈匝数减少，则输出电压U 2减小，I 2减小，B 对；P 向上滑动时，R 减小，I 2增大，由电流与匝数的关系可知，I 1增大，D 错.答案：BC6.如图所示，P 为一理想自耦变压器的滑片，Q 为滑动变阻器的滑动触头.在输入交变电压一定的条件下，下列说法正确的是()A.Q 不动，P 向下移动，电流表示数减小，电压表示数增大B.Q 不动，P 向上移动，电流表示数减小，电压表示数减小C.P 不动，Q 向上移动，电流表示数增大，电压表示数不变D.P 不动，Q 向下移动，电流表示数增大，电压表示数不变解析:图为升压自耦变压器，当Q 不变P 下移时，n 1减小U 2↑，○V 读数增大，副线圈电流22U I R =，原线圈电流I 1↑，○A A 错、当Q 不变P 上移时n 1↑U 2↓○V 读数减小，I 2↓I 1↓B 正确.当P 不动时n 1不变，由1122U n U n =知U 2不变，○V 读数不变，Q 上移R ↓I 2↑I 1↑○V 读数增大，C 对D 错. 答案:BC7.如图甲所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M 和P ，线圈P 与电流表构成闭合回路.若在t 1至t 2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下（即为由c 经电流表至d ），则可以判断出线圈M 两端的电势差uab 随时间t 的变化情况可能是图乙中的()解析:根据楞次定律可知副线圈中的电流方向，可知穿过副线圈的磁场应是向上增加，或向下减少的，可以判断原线圈中的磁场方向是向下增加的，或向上减少的，综合四个选项可知在t 1至t 2这段时间内输入电压变化的可能情况为C 、D.答案:CD8.如图是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器.已知变压器原线圈与副线圈匝数比12n 1n 20，加在原线圈的电压为u 1=311sin 100πt(V)，霓虹灯正常工作的电阻R=440 k Ω,I 1、I 2表示原、副线圈中的电流，下列判断正确的是()A.副线圈两端电压6220 V ，副线圈中的电流14.1 mAB.副线圈两端电压4400 V ，副线圈中的电流10.0 mAC.I 1＜I 2D.I 1＞I 2解析:由u 1=311sin 100πt(V)知1U 220 V == 由1122U n U n =得U 2=4400 V 22U I 0.01 A R ==故A 错误，B 正确. 由1221I n 20I n 1==,则I 1＞I 2 故C 错误，D 正确.答案:BD9.如图所示，变压器的原线圈及两个副线圈的匝数比为n 1:n 2:n 3=4:2:1，所连接的三个灯消耗的电功率相同，则流过每个灯的电流之比I 1:I 2:I 3=____，每个灯的电阻之比为R 1:R 2:R 3=____.解析:理解变压器每个线圈的电压之比等于它们的匝数比，则U 1:U 2:U 3=4:2:1，理想变压器的输入功率等于输出功率，则有I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3.又I 2U 2=I 3U 3，则32332U 1I I I U 2=- I 1U 1=2I 2U 2，则2222312U 1I I I I U 2=== 故I 1:I 2:I 3=1:2:2三个灯泡消耗的功率相等，有222112233I R I R I R ==得R 1:R 2:R 3=4:4:1答案:4:2:14:4:110.某小型实验水电站输出功率是20 kW ，输电线路总电阻是6 Ω .（1）若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率.（2）若改用5000 V 高压输电，用户端利用n 1:n 2=22:1的变压器降压，求用户得到的电压.解析:（1）输电线上的电流强度为3P 2010I A 52.63 A U 380⨯===① 输电线路损耗的功率为P 损=I 2R=52.632×6 W ≈16620 W=16.62 kW ②（2）改用高压输电后，输电线上的电流强度变为 3P 2010I A 4 A U 5000⨯'==='③ 用户端在变压器降压前获得的电压U 1=U-I ′R=（5000-4×6) V=4976 V ④ 根据1122U n U n = 用户得到的电压为2211n 1U U 4976 V 226.18 V n 22==⨯=⑤答案:(1)16.62 kW(2)226.18 V 11.如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压为220 V 的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n 2=16匝、n 3=144匝，通过理想二极管、单刀双掷开关与一只“36 V 18 W ”的灯泡相连（灯泡电阻不变），当开关接1时，灯泡正常发光，求（1）原线圈的匝数n 1;（2）当开关接2时，灯泡两端电压的有效值.解析:（1）根据变压器电压比113n U n U =灯解得原线圈匝数n 1=880匝.（2）开关接2时，有1123n U n n U=+ 解得副线圈上电压为U=40 V设交变电流的周期为T 晶体二级管有单向导电性，因此22U U T 2T R R'= 此时灯泡两端电压有效值为U ′答案:(1)880匝（2）12.如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮.电枢线圈绕在固定的U 形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带电磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电.已知自行车车轮半径r=35 cm ，摩擦小轮半径r 0=1.00 cm.线圈有n=800匝，线圈框横截面积S=20 cm 2，总电阻R 1=40 Ω.旋转磁极的磁感应强度B=0.010 T,车头灯电阻R 2=10 Ω.当车轮转动的角速度ω=8 rad/s 时，求：（1）发电机磁极转动的角速度.（2）车头灯中电流的有效值.解析:（1）磁极与摩擦小轮转动的角速度相等，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，故有ω0r 0=ωr00r0.358 rad /s 280 rad /s.r 0.01ωω==⨯= (2)摩擦小轮带动磁极转动，线圈产生的感应电动势的最大值为4 m 0E nB S 8000.010*******V 4.48 V ω-==⨯⨯⨯⨯=感应电动势的有效值m E E 3.2 V 2=== 通过灯泡的电流有效值12E 3.2I A 64 mA.R R 4010===++ 答案:(1)280 rad/s(2)64 mA。
高三物理变压器电能的输送教案
§11.2 变压器 电能的输送授课人：萧县中学 刘杰教学目标：1．了解变压器的工作原理;2. 掌握理想变压器的电流、电压与匝数的关系;以及功率关系。
3．理解远距离输电的原理，知道其中的功率和电压损失。
教学重点：理想变压器的电流、电压与匝数的关系教学难点：变压器的工作原理教学方法：讲练结合教学过程：一、理想变压器1．理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．当然也可以是多组线圈（一原线圈，多个副线圈）绕在同一个闭合铁芯上。
作用：在输送电能的过程中改变电压．原理：其工作原理是利用了电磁感应原理，互感现象。
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变电压．不能改变恒定电流的电压。
2．理想变压器的理想化条件及其规律．在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：t n E ∆∆Φ=111，tn E ∆∆Φ=222忽略原、副线圈内阻，有 U 1＝E 1 ， U 2＝E 2另外，考虑到铁芯的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 21∆Φ=∆Φ 由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U = 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有而21P P = 而111U I P = 222U I P =于是又得理想变压器的电流变化规律为12212211,n n I I I U I U == 由此可见：（1）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。
（2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式．这里要求熟记理想变压器的两个基本公式是：⑴ 2121n n U U =，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。
高考物理复习十章交变电流时变压器电能的输送学案
第2课时 变压器、电能的输送一、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.基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出。
(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2。
(3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2n 1。
(4)频率关系：f 入＝f 出。
4.几种常用的变压器(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。
二、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(1)ΔU ＝U －U′；(2)ΔU ＝IR 4.功率损失(1)ΔP ＝P －P′；(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 5.输送电流(1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U′R 。
6.降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻，由电阻定律R ＝ρlS 可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积。
(2)减小输电导线中的输电电流，由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流。
【思考判断】1.理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值( √ )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，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( √ )考点一 变压器(－/c) [要点突破] 1.变压器原理变压器是利用电磁感应原理制成的电学设备，变压器只能用来改变交变电流的电压，不能改变恒定电流的电压。
高考物理 变压器 电能输送复习学案
§X5.2 变压器 电能输送[学习目标] 1、理解变压器的工作原理；2、掌握理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系及功率关系；3、知道输电线上的功率损失及减少功率损失的方法；4、能解决高压送电的实际问题[自主学习]一、变压器 1、变压器的原理 是变压器的工作基础。
由于互感现象，使得穿过原副线圈的 相同。
根据E= 得 ，原、副线圈产生感应电动势E 与匝数n 成 。
2、理想变压器的变压、变流规律和功率关系： ⑴、变压规律：⑵、变流规律： ⑶、功率关系：3、变压器有二个副线圈的情况⑴、电压与匝数间关系： ①、 ②、 ③、⑵、电流与匝数间关系： ⑶、功率关系： 4、简述理想变压器各种物理量的决定关系。
二、电能的输送1、电功率损失和电压损失⑴功率损失：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。
出现功率损失。
△P= 。
⑵、电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R 上消耗部分电压。
△U= 。
2、减少功率损失和电压损失的方法：⑴、 ⑵、3、高压输电网络及各物理量间关系： ⑴、远距离输电线路图：⑵、常用分析公式： ①、输电电流：I 2=②、输电导线损失的电功率：P 损=③、输电导线损失的电压：U 损= [典型例题] 例1、如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U 1=3300v ，副线圈的输出电压U 2=220v ，绕过铁心的单匝导线的电压表的示数为U 0=2v,则：⑴、原、副线圈的匝数各是多少？I 1U 1 n 1 I 1 ~ n 1 L 1 2 U 1 ~ 升压变压器 降压变压器 n 1 I 1I 1U 1 ~ n2 R~U 1 n 1R 2 3⑵、当S 断开时，A 2的示数I 2=5A ，那么A 1的示数是多少？⑶、当S 闭合时，A 2的示数将如何变化？A 1的示数如何变化？分析过程：解答过程：例2、一座小型水电站，水以3m/s 的速度流入水轮机，而以1m/s 的速度流出。
近年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学案(无答案)(2021年整理)
2019版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学案（无答案）编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2019版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学案（无答案））的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第2讲变压器电能的输送一、单项选择题1．（2016年苏北三市大联考）如图K10。
2.1所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶2，副线圈与阻值R＝10 Ω的电阻相连，原线圈两端所加的电压u＝10 2sin 100πt（V），则下列说法正确的是( ）图K10 2.1A．交流电压表的示数为14.1 VB．原线圈中的电流为4 AC．电阻R消耗的电功率为400 WD．副线圈中交变电流的频率为100 Hz2．图K102。
2所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3.当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是( )图K10。
2。
2A．用户的总电阻增大B．用户的电压U4增加C．U1∶U2＝U4∶U3D．用户消耗的功率等于发电机的输出功率3．（2017年福建宁德高三质检）如图K102。
3所示,理想变压器的副线圈接有一规格为“44 V44 W”的灯泡和线圈电阻r＝1 Ω的电动机,原线圈接上u＝220 错误!sin 100πt(V)的正弦式交变电流后，灯泡和电动机都正常工作，且原线圈中理想交流电流表的示数为 1 A，则下列说法正确的是( )图K10.2。
2019年高考物理热点题型和提分秘籍专题10.2 变压器 电能的输送(教学案)含解析
1．理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系，并会进行有关计算。
2．能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析。
3．会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压。
热点题型一理想变压器基本关系的应用例1、【2017·北京卷】如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。
下列说法正确的是A．原线圈的输入功率为2B．电流表的读数为1 AC．电压表的读数为2VD．副线圈输出交流电的周期为50 s【答案】B【变式探究】(多选) 如图，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交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。
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U ab和U cd，则()A ．U ab ︰U cd ＝n 1︰n 2B ．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，cd 间的电压U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍答案：BD 【提分秘籍】 1.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＋…。
2．制约关系(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定。
(2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定。
(3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定。
【特别提醒】关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压。
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2.【2015·江苏·1】5．一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流改为110V，已知变压器原线
A．电压表 V1 示数增大 B．电压表 V2、V3 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 【答案】D
5.【2015·广东·15】10．图 5 为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原 线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头 P，使输出电压有效值由 220V 降至 110V， 调节 前后
有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为 220V 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、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为 k，则
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【解析】原副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压 u ，可知副线圈电压为 u ，原线圈电压为
3u ，副线圈电流
电流的一半，由I1＝n2和 I2 n1
I1＝21I2
可知，该变压器原、副线圈的匝数之比为n1＝I2＝2，B n2 I1
正确。
答案 B
9
，所以 C 正确，A、B、D 错误。
7.(2014·浙江卷，15)如图 13 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( )
图 13 A．用户端的电压为I1U1
1
A．Uab︰Ucd＝n1︰n2 B．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，cd 间的电压 Ucd 越大 D．将二极管短路，电流表的读数加倍
答案：BD
【提分秘籍】
1.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，U1＝U2；有多个副线圈时，U1＝U2＝U3＝…。
n4
n3
n3 R 户
阻有关，选项 C 错；当用户用电器的总电阻增大时，用电器中的总电流 I 户减小，由 I 线＝nn34I 户可知 I 线减小，又因
P 损＝I2线R，所以输电线上损失的功率减小，选项 D 正确。
答案 D
9．(多选)(2014·新课标全国卷Ⅱ，21)如图 6 所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2。原线圈通
【高频考点解读】
1．理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系，并会进行有关计算。 2．能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析。 3．会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压。
【热点题型】
热点题型一 理想变压器基本关系的应用
【例 1】【2017·北京卷】如图所示，理想变压器的原线圈接在
A．副线圈中的电流比为 1∶2 C．副线圈的接入匝数比为 2∶1 【答案】C
B．副线圈输出功率比为 2∶1 D．原线圈输入功率比为 1∶ 2
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6.【2015·福建·15】11．图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
圈匝数为800，则副线圈匝数为（ ）
A．200
B．400
C．1600
D．3200
【答案】B
U1 n1 【解析】根据变压器的变压规律 U 2 n2 ，代入数据可求副线圈匝数为 400，所以 B 正确。
3.【2015·全国新课标Ⅰ·16】7．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 3:1，在原、副线圈的回路中分别接
的交流电源，若输送电功率为 P，输电线的总电
阻为 2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )
A.(
n1
)
U
2 m
n2 4r
B.( n2 ) U 2m n1 4r
【答案】 C
U1
【解析】原线圈电压的有效值：
Um 2
U1 ，根据 U 2
n1 n2
可求：
，又因为是理想变压器，所
I P 以 T 的副线圈的电流功率等于输入功率 P，所以输电线上电流 U 2 ，导线上损耗的电功率
7
时 R 消耗的功率 P′＝Ucd′2为原来的 2 倍，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，选项 D 正确。
R 答案 BD 10．(2014·江苏卷，3)远距离输电的原理图如图 16 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( )
少相同匝数，其他条件不变，则( )
2
图 1 A．小灯泡变亮 B．小灯泡变暗 C．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
【高考风向标】
1.【2015·海南·10 】4．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为 4:1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一 正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻 值为 R0，负载电阻的阻值 R=11R0， 是理想电压表；现将负载电 阻的阻值减小为 R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为 5.0V，则
8
答案 BD
12．(2014·海南卷，2)理想变压器上接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交
流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光。该变压器原、副线圈的匝数之比为( )
A．1∶2 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2
解析 三个灯泡都相同，并且都正常发光，可知三个灯泡此时的电流都相同，即原线圈中的电流是副线圈中
C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
解析 由乙图可知 T＝0.02 s，Um＝500 V，所以 f＝1＝50 Hz，U＝250 2 V，选项 A、B 均错；设用户线路 T
上的总电流为 I 户，降压变压器的匝数比为n3，则 I 线＝n4I 户＝n4· U4 ，由上式可知输电线的电流还与用电器的总电
I2 B．输电线上的电压降为 U C．理想变压器的输入功率为 I21r D．输电线路上损失的电功率如图 5 所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象， 则( )
图5
A．用户用电器上交流电的频率是 100 Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是 500 V
I
u R
，原副线圈电流与匝数成反比，所以原线圈电流
I1
u 3R
，那么原线圈输入电压
，整理可得 u 66v ；原副线圈电阻消耗的功率根据 p I 2R ，电阻相等，电流为 1:3，可 k1 得功率比为 1:9， 9 ，对照选项 A 对。
4
4.【2015·安徽·16】9．图示电路中，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，R0 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个位置，观察到电流表 A1 的示数增大 了 0.2A，电流表 A2 的示数增大了 0.8A。则下列说法正确的是
图 16
A.I1＝n1 I2 n2
B．I2＝UR2
C．I1U1＝I22R D．I1U1＝I2U2
解析 由于理想变压器的电流比与匝数比成反比，即I1＝n2，A 错；由于 R 两端的电压不等于 U2，故 B 错； I2 n1
由能量关系可得 U1I1＝I22R＋P 用，故 C 错；由功率关系，P 入＝P 出可得 I1U1＝I2U2，D 项正确。
n1 n2
n1 n2 n3
(3)电流关系：只有一个副线圈时，I1＝n2。 I2 n1
由 P 入＝P 出及 P＝UI 推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…。
2．制约关系
(1)电压：副线圈电压 U2 由原线圈电压 U1 和匝数比决定。 (2)功率：原线圈的输入功率 P1 由副线圈的输出功率 P2 决定。 (3)电流：原线圈电流 I1 由副线圈电流 I2 和匝数比决定。 【特别提醒】关于理想变压器的四点说明
过一理想电流表 接正弦交流电源，一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端。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6 A．Uab：Ucd＝n1：n2 B．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，cd 间的电压 Ucd 越大 D．将二极管短路，电流表的读数加倍
答案 D
11．(多选)(2014·山东卷，17)如图 18 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( )
图 18 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 n1∶n2＝11∶3
(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。 送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电 流由副线圈电流决定。
5．【2016·四川卷】如图 1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