变压器、远距离输电远距离输电(选修3-2第二章第6,7节)
高中物理第4章远距离输电第2节变压器教学案鲁科版选修3-2(new)
（2)负载电阻不变，分析各物理量随原、副线圈的匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1。
2．理想变压器工作时的制约关系
电压制约
当变压器原、副线圈的匝数比 一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝
图4。2.7
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
解析:选D 由于变压器原线圈的电压不变，因此电压表V1、V2的读数均不变，选项A、B均错误;由题意可知，该变压器起降压作用,选项C错误；由于副线圈的电压不变，电流表A2的示数增大，根据欧姆定律可知负载的电阻变小，所以滑动变阻器连入电路的阻值变小,选项D正确.
2．（2016·全国卷Ⅰ）一含有理想变压器的电路如图4 2。4所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，○为理想交流电流表,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4。2。4
自耦变压器与互感器
1．自耦变压器
图4。2.10甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈.如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。
图4 2。10
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2.
2020-2021学年高中物理 第四章 远距离输电 第2节 变压器教案 鲁科版选修3-2
2020-2021学年高中物理第四章远距离输电第2节变压器教案鲁科版选修3-2变压器一、教学思路“变压器”的教学围绕“变压器为什么能改变电压”变压器是怎样改变电压、电流等问题为线索来展开教学过程，采用定性分析和定量相结合，理论推导和实验验证相结合的方法，先使学生理解互感现象，再通过学生探究活动，验证电压与匝数的关系，邂逅通过法拉第电磁感应定推导出电压与线圈匝数之间存在的关系。
教材分析：教材是落实课程标准、实现教学目标的重要载体，新教材的特点之一是“具有基础性、丰富性和开放性。
”即学习内容是基础而丰富的，呈现形式是丰富而开放的。
本节教材配有小实验，思考与讨论，简明扼要的文字说明，贴近生活的图片生动而形象，开阔眼界的科学漫步。
教材对变压器原理的表述比较浅，在处理时要将这部分内容情境化，将静态知识动态化，利于学生理解透彻。
学生分析：学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电以及涡旋电流有了基本的掌握，在《交流电》前两节的学习，对交流电的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这一节内容的必备知识。
但对变压器原线圈两端的电压与原线圈产生的电动势大小关系这一知识点比较欠缺，在教学中需作出补充提示。
二、教学目标1、知识与技能：１）知道变压器的基本构造２）理解变压器的工作原理３）探究并应用变压器的各种规律2、过程与方法：１）能熟练应用控制变量法解决多变量问题２）进一步掌握科学探究的一般思路3、情感态度与价值观：１）通过实验探究，体会科学探索的过程，激发探究物理规律的兴趣２）通过真实操作和记录，获得团队合作精神的体验和实事求是的科学态度三、教学重难点教学重点：变压器工作原理及工作规律．教学难点：（l）理解副线圈两端的电压为交变电压．（2）推导变压器原副线圈电流与匝数关系．（3）掌握公式中各物理量所表示对象的含义．重难点的突破措施：（l）通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律．（2）通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系．（3）通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义．四、教学媒体变压器模型、学生电源、闭合铁芯、小灯泡、导线、多媒体等五、教学过程（一）知识回顾：1、什么是互感现象？2、利用互感现象可以把从一个线圈传递到另一个线圈，变压器就是利用制成的。
选修3-2变压器和远距离输电 无答案
变压器 远距离输电知识点一、理想变压器1．构造和原理(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 (2)原理：电磁感应的互感现象。
2．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 。
3．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图A 、B 所示。
(2)互感器⎩⎨⎧电压互感器：把高电压变成低电压，如图C 所示。
电流互感器：把大电流变成小电流，如图D 所示。
知识点二、远距离输电1．输电过程(如图2所示)：图2 2．电压损失(1)ΔU＝U－U′。
(2)ΔU＝IR。
3．功率损失(1)ΔP＝P－P′。
(2)ΔP＝I2R＝ΔU2 R。
4．输送电流(1)I＝P U。
(2)I＝U－U′R。
[思考判断](1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。
()(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。
()理想变压器的分析与计算1．关于理想变压器(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。
2．理想变压器的基本关系基本关系功率关系P入＝P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比：U1U2＝n1n2电流关系只有一个副线圈时，电流和匝数成反比：I1I2＝n2n1频率关系原、副线圈中电流的频率相等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I11．[基本关系的应用]如图3所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表。
粤教版高中物理选修3-2第二章 第07节 远距离输电
电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。
B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流
输电，才能减小输电导线上的热损耗。
C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻
或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。 D．以上说法均不正确。
作业布置：
课本P65页练习第1、3题
课后讨论： 有没有更好的方案解决“线损”问题？
有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这 就涉及电能的远距离输送问题．
一、远距离输电过程示意图
输电的模型
输电线 r
电
源 U送
用 户
输电线
输送电压：电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压 。 输送功率： 电源对外发出的功率即输送功率。
二、“线损”问题的分析
思考： 远距离大功率输电面临的最大问题是什么？
在输电线上有功率损失，即“线损”问题。
讨论与交流：
1、输电线上功率损失的原因是什么？功率损 失的表达式是什么？
输电线上功率损失的主要原因是由于输电线有电阻，会有一 部分电能转化为热能而损失掉。
若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为：ΔP=I2r
若输送的功率为P，输电电压为U，电线的总长度为L， 横截面积为S，电阻率为 ，则功率损失可表示为：P(P)2L.
【学习目标】 1. 通过看图画图让学.通过分析输电线路中电压、电流及电损的 关系让学生理解远距离输电的原理。（Ⅱ） 3.让学生感受中国电力事业的巨大成就，增 强民族自豪感。
高中物理 粤教2003课标版
选修3-2 第二章 交变电流
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地 方.而用电的地方却很多,例如:
US
讨论与交流：
高考物理知识体系总论：变压器远距离输电讲义(教师逐字稿)
变压器与远距离输电讲义（学霸版）课程简介：PPT(第1页)：同学好，我们又见面了，上次课讲的内容巩固好了么，要是感觉有什么问题，可以课后和我联系，我们今天的内容是关于变压器与远距离输电的相关概念和知识点，让我们来一起看一下。
PPT(第2页):变压器和远距离输电部分是选修3-2的重点内容，主要考察内容就是理想变压器的理解和动态电路中的应用，同学要重视条件和特点，在这个基础上进行题型巩固。
PPT(第3页):我们看一下目录，还是老样子，梳理知识体系和解决经典问题实例。
PPT(第4页)：我们先来看一下知识体系的梳理部分。
PPT(第5页)：这是我们关于变压器和远距离输电的作用的总框架。
PPT(第6页)：OK，我们先说一下理想变压器。
1.构造和原理(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。
(2)原理：电磁感应的互感现象。
2.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 。
3.几种常用的变压器（1）自耦变压器——调压变压器，如图A、B 所示。
（2）互感器电压互感器：把高电压变成低电压，如图C 所示。
电流互感器：把大电流变成小电流，如图D 所示。
PPT(第7页)：再看一下远距离输电。
1.输电过程(如图所示)：2.电压损失(1)ΔU ＝U －U ′。
(2)ΔU ＝IR 。
3.功率损失(1)ΔP ＝P －P ′。
(2)ΔP ＝I 2R ＝ΔU 2R 。
4.输送电流(1)I ＝P U 。
(2)I ＝U －U ′R。
PPT(第8页):好，我们再来看看考点，总共有三个部分：理想变压器基本规律的应用、理想变压器的动态分析、远距离输电。
高中物理 第4章 远距离输电 第2节 变压器课件 鲁科版选修3-2
[解析] 变压器只能改变变化的电压或电流，不能改变恒定电 压或电流，故 A 选项错误；变压器可以有一个或多个副线圈， C 选项正确；变压器的工作原理是电磁感应现象中的互感现象， 副线圈输出的电流(或电压)是原线圈电流(或电压)的感应电流 (或感应电压)，故 B 选项正确；根据变压器的结构特点和在电 路中的作用可知选项 D 正确． [答案] BCD
1.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 1∶2，两端分别接有四个阻值相同的灯泡，已知 4 盏灯均能正 常发光，则 L1 和 L2 的功率之比为( )
A．1∶1 C．9∶1
B．1∶3 D．3∶1
解析：选 C.由题意知原、副线圈电压之比为 1∶2，又灯泡电 阻相等且正常发光，则灯泡 2、3、4 的额定功率相同，电流相 同为 I；由于电流与匝数成反比，所以原、副线圈中电流之比 为 2∶1，所以灯泡 L1 电流为 3I，根据 P＝I2R 知，L1 和 L2 的 功率之比为 9∶1，故选 C.
命题视角 1 “匝数不变”的动态分析 (多选)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 U1 不变，闭合开关 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 [解题探究] 当 P 向下(或向上)移动时，回路中电阻如何变化？
命题视角 2 “一原多副”变压器的分析与计算
如图所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为 n1∶n2∶ n3＝10∶5∶1，其中 n1 接到 220 V 的交流电源上，n2 和 n3 分 别与电阻 R2、R3 组成闭合回路．已知通过电阻 R3 的电流 I3＝2 A，电阻 R2＝110 Ω，求通过电阻 R2 的电流 I2 和通过原线圈的 电流 I1.
江苏地区高二物理变压器与远距离输电复习 新课标 人教版 选修3-2
江苏地区高二物理变压器与远距离输电复习一、变压器1、变压器的作用例1、如图所示理想变压器原副线圈匝数之比:n1:n2=4:1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R连接组成闭合回路，当直导线AB在匀速强磁场中沿导轨匀速地向左作切割磁感线运动时，安培表A1的读数为12mA，那么安培表A2的读数为 ( )A.0B.3mAC.48mAD.与R值大小无关2、变压器的原理例2、如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器的铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，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，已知圈1、2的匝数之比为N1:N2=2:1，在不接负载的情况下 ( )A.当线圈1输入电压220V，线圈2输出电压为110VB.当线圈1输入电压220V，线圈2输出电压为55VC.当线圈2输入电压为110V时，线圈1电压为220VD.当线圈2输入电压为110V时，线圈1电压为110V3、理想变压器中的电压关系、电流关系、功率关系1、电压关系：2、电流关系：3、功率关系：例3、如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断．（1）熔丝的熔断电流是多大?（2）当副线圈电路中电流为10mA时．变压器的输入功率是多大?4、原、副线圈各物理量间的决定关系1、电压的决定关系：。
2、电流的决定关系：。
3、功率的决定关系：。
例4、如图所示，为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则 ( )A.保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 时，I 1将增大B.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 合到a 时，R 消耗的功率减小C.保持U 1不变，S 合在a 处时，使P 上滑，I 1将增大D.保持P 的位置不变，S 合到a 处时，若U 1增大，I 1将增大 5、变压器有多个副线圈时的规律1、电压关系：2、功率关系：3、电流关系：例5、如图所示，理想变压器原线圈匝数n 1=1000匝，副线圈有两个线圈，匝数分别为n 2=200匝，n 3=500匝，分别接一个R=55Ω的电阻，在原线圈上接入220V 的交流电，求： （1）两个副线圈上的电压分别是多少？（2）两个副线圈上的电流之比I 2：I 3=？（3）原线圈中的电流I 1=？二、远距离输电1．关键减少输电线上的电能的损失 P 耗=I 2R 线2．方法：a 。
选修3-2 高二物理 远距离输电复习课件
【答案】
(1)275匝
(2)550匝
0.25 A
知识点1 从发电站到用户的输电线路 1．线路的主要组成：发电机、升压变压器、输电导线、降
压变压器、用户的用电器等．
知识点 2 为什么要用高压输电
1．输电线上电压的损耗：
U损＝U2－U3＝I2R ，其主要 (1)输电线上电压的损耗______________________ 原因是由于输电线存在电阻，电流通过输电线时，在输电线上 产生的电压降造成的．
B
A．1100,360 B．1100,180 C．2200,180 D．2200,360
三、变压器工作的制约关系
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，确定其他物理量变化时， 可依据下列原理判定
n2 1．输入电压 U1 决定输出电压 U2.这是因为输出电压 U2＝ U1，当 U1 n1 不变时，不论负载电阻 R 变化与否，U2 不会改变． 2． 输出电流 I2 决定输入电流 I1.在输入电压 U1 一定的情况下， 输出电 压 U2 也被完全确定．当负载电阻 R 增大时，I2 减小，则 I1 相应减小； 当负载电阻 R 减小时，I2 增大，则 I1 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 P2 决定输入功率 P1.理想变压器的输出功率与输入功率 相等． 即 P2＝P1.在输入电压 U1 一定的情况下， 当负载电阻 R 增大时， I2 减小，则变压器输出功率 P2＝U2I2 减小，输入功率 P1 也将相应减 小；当负载电阻 R 减小时，I2 增大，变压器的输出功率 P2 增大，则 输入功率 P1 也将增大．
其中 U2 是输电电压、 S 是输电线的横截面积、 L 是升降压变 P1－P损 P1 压器间的距离．输电效率为___________________. η＝ P ＝1－U2R 1 2
人教版高中物理选修3-2《变压器和远距离输电》
变压器和远距离输电考试大纲考纲解读1、理想变压器 I2、远距离输电 I1.对理想变压器问题应该从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点几个方面正确理解。
2.远距离输电问题应该分段分析，注意各段电压、电流、功率的关系。
掌握输送电过程中电能损失的计算方法和提高输电效率的方法二、 考点知识梳理 （一）、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__________上构成变压器． 作用：在输送电能的过程中改变________． 原理：其工作原理是利用了____________． 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．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，考虑到铁心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P 1=P 2 而P 1=I 1U 1 P 2=I 2U 2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（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）（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．11-2-13、规律小结（1）熟记两个基本公式：① __________，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成____。
2019-2020学年高中物理 第4章 远距离输电 第2节 变压器课件 鲁科版选修3-2
U1 增大，由UU12＝nn12，可知 U2 增大，I2＝UR2随之增大；由II12＝ nn21可知 I1 也增大，D 正确．
3．输出功率P2决定输入功率P1，理想变压器的输出功率 与输入功率相等，即P2＝P1.在输入电压U1一定的情况下，当 负载电阻R增大时，I2减小，则变压器输出功率 P2＝I2U2减 小 ， 输 入 功 率 P1 也 将 相 应 减 小 ； 当 负 载 电 阻 R 减 小 时 ， I2 增 大，变压器的输出功率P2＝I2U2增大，则输入功率P1也将增 大．
(3)开关 S 闭合时，负载增加，总电阻减小，副线圈的输出 电压 U2 不变，I2＝UR2，即 I2 增加．输出功率 P 出＝I2U2 也增加．根 据理想变压器 P 入＝P 出，即 I1U1＝I2U2，原线圈中的电流 I1 也 随之增大了．
答案： (1)1 650匝 110匝 (2)0.33 A (3)变大 变大
1．输入电压 U1 决定输出电压 U2，这是因为输出电压 U2 ＝nn21U1，当 U1 不变时，不论负载电阻 R 变化与否，U2 不会改 变．
2．输出电流I2决定输入电流I1，在输入电压U1一定的情况 下 ， 输 出 电 压 U2 也 被 完 全 确 定 ． 当 负 载 电 阻 R 增 大 时 ， I2 减 小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增 大．在使用变压器时，不能使变压器次级短路．
两端的电压UMN不受负载电阻的影响，保持不变，故选项A错 误．S接通后，副线圈回路的总电阻减小，故副线圈回路中电
流I2增大．因此，等效电阻R两端的电压增大，导致灯泡L1两 端的电压减小，L1中电流减小，因此选项B、C正确．又因UMN 不变，I2增大，变压器的输出功率增大，输入功率也随之增 大．原线圈中电流I1增大，因此选项D也正确．
高中物理知识点总结 10.2变压器和远距离输电课件 选修32
(2)输出电流I2决定输入电流I1，在输入电压一定的情况下，输出电压U2也被完全确定，当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大． (3)输出功率P2决定输入功率P1.理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P1＝P2，在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则变压器的输出功率P2＝I2U2减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2＝I2U2增大，则输入功率P1也将增大．
电流关系
①只有一个副线圈：电流和匝数成反比 ②多个副线圈：由输入功率和输出功率相等确定电流关系
频率关系
原、副线圈中电流的频率相等
制约关系
电压
副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定
功率
原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定
电流
原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定
说明：(1)理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点，电流关系的推导应该以其为依据． (2)变压器的以上关系都是根据“口”字型的变压器推出的．如果变压器不是“口”字型时，应根据变压器的原理及各线圈中磁通量的关系推导出各物理量的关系．
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5．互感器 分为：电压互感器和电流互感器．比较如下：
电压互感器
电流互感器
高中物理第4章远距离输电第2节变压器课件鲁科版选修3-2
对变压器的理解 1．变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用． 2．变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的． 3．变压器不能改变交变电流的频率． 4．若直流电的电压是随时间变化的，也可以用变压器改变电压． 5．原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于零．
理想变压器电压与匝数的关系及自耦变 压器
理想变压器的电压关系和电流关系 1．理想变压器的电压关系对有一个或多个副线圈的情况都成立． 2．电流关系只适用于有一个副线圈的情况，若有多个副线圈，则电流关系 应根据功率关系 P 入＝P 出求出．
[先填空] 1．电压与匝数的关系：UU12＝nn12． 2．电流与匝数的关系：II12＝nn21．
3．自耦变压器 (1)它只有 一个线圈，这个线圈可以作为原线圈接电源，线圈的一部分作为 副线圈接负载，成为降压变压器；也可以反过来使用，将线圈的一部分接电源， 整个线圈接负载，成为升压变压器．自耦变压器的工作原理和一般双绕组变压 器一样，原、副线圈两端的电压之比等于匝数比． (2)可调自耦变压器的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．
U2表示．在电路中变压器的符号如图乙所示．
(3)种类：变压器分为 升压变压器和降压变压器两种． 图 4-2-1
2．变压器的工作原理 当原线圈两端加上交变电压时，就有 交变电流通过原线圈，并在铁芯中产 生交变的磁场，铁芯中就有变化的磁通量，这个变化的磁通量同样会穿过副线 圈，并在副线圈两端产生感应电动势．如果变压器在传输电能的过程中损失的 能量很小，可以忽略不计，这种变压器就叫做理想变压器．
知 识 点 一
学
业
第 2 节 变压器
分
层Leabharlann 测评知 识 点 二
高中物理教科版选修3-2学案：第二章 习题课 变压器的应用及远距离输电问题
[目标定位] 1。
进一步理解变压器的原理及规律、２、熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决动态分析问题、3、熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题,熟练解决远距离高压输电中的实际问题、一、理想变压器中的规律分析例1 如图1所示,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Ｕ0=22０２ V,ω=1００π ra ｄ/s,则下述结论正确的是( )图１A 。
副线圈中电压表的读数为５5 VＢ。
副线圈中输出交变电流的周期为错误!未定义书签。
sC 、原线圈中电流表的读数为０、５ AD 、原线圈中的输入功率为１10错误!未定义书签。
W解析 原线圈电压有效值为Ｕ=220 Ｖ,电压表读数为U 2=错误! V=5５ V,周期Ｔ＝错误!=错误! s,副线圈中电流I 2=错误!＝2 A,原线圈中电流I 1＝错误!＝０、5 A,P ＝I １U =1１０ W 、 答案 AC(1)功率关系:P 入＝P 出。
(2)电压关系:错误!未定义书签。
(３)电流关系:若只有一个副线圈错误!。
若有多组副线圈n 1I 1=n ２I 2＋ｎ3I ３+……,(４)变压器不改变频率、例2 如图2所示,理想变压器原线圈的匝数为1 000匝,两个副线圈的匝数分别为n 2=５0匝和n 3=10０匝,L 1是“6 Ｖ 2 W "的小灯泡,L 2是“1２ Ｖ 4 W ”的小灯泡、当原线圈接上交变电压时,L １、L ２都正常发光,那么,原线圈中的电流为( )图2A 、＼ｆ(1,60)AB 、错误!未定义书签。
AC 。
1２0A D 、错误!未定义书签。
解析 对多个副线圈,其电压关系有错误!未定义书签。
＝错误!未定义书签。
＝U 3n ３。
由于输入功率和输出功率相等有ｎ1Ｉ１=n 2I 2＋n 3Ｉ３。
两灯泡正常发光,对L 1有U 2＝6 V ,I ２=Ｐ2Ｕ2=错误!未定义书签。
高考物理讲义选修3-2第6讲：变压器 远距离输电 (教师版)
变压器 远距离输电____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.理解变压器的工作原理及输电过程中的能量损失问题 。
2.学会运用变压器知识解决有关的综合问题。
变压器1．变压器是改变交流电压的设备，互感现象是变压器工作的基础． 2．组成：（1）变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的. （2）原线圈：与交流电源连接，也叫初级线圈. （3）副线圈：与负载连接，也叫次级线圈. 3．理想变压器（1）电压与匝数的关系为：原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即1122U n U n =. 该关系不仅适用于原、副线圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况，这是因为理想变压器的磁通量的变化率是相同的，因而每组线圈中产生的电动势和匝数成正比．在线圈内阻不计的情况下，线圈两端电压即等于电动势，故每组线圈两端电压都与匝数成正比. （2）电流与匝数的关系为：原、副线圈的电流与它们的匝数成反比，即1221I n I n =. 电流和匝数成反比的关系只适用于原、副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈，该关系即不适用． （3）功率关系：理想变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率．有： P P =入出，即11222222U I U I U I U I ''''''=+++L L（4）对原、副线圈匝数比12n n 确定的变压器，其输出电压2U 是由输入电压决定的，2211nU U n =；在原副线圈匝数比12nn 确定的情况下，原线圈中的输入电流1I 是由副线圈中的输出电流2I 决定的，2121nI I n =（2I 由所接负载而定）．（5）动态分析：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12U U 、，电流12I I 、，输入和输出功率12P P 、随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各量随负载电阻变化而变化的情况．在分析时要根据题意分清变量和不变量，分清自变量和因变量，即理想变压器各物理量变化的决定因素． 4．几种常见的变压器（1）自耦变压器：原、副线圈共用一个线圈.（2）电压互感器：测量交流高电压，使用时，把原线圈与被测电路并联． （3）电流互感器：测量交流大电流，使用时，把原线圈与被测电路串联.自耦变压器电压互感器 电流互感器电能的输送1．输电线上的电压损失和功率损失设输电电流为I ，输电线的电阻为r ，则电压损失U Ir ∆=，功率损失2P I r ∆= 2．降低输电损耗的途径（1）减小输电线电阻：用铜、铝来制造输电线.（2）减小输电线中的电流：远距离输电时，提高输电电压，减小输电电流，是减小电压损失和功率损失的最有效途径.3．远距离输电过程示意图，如图所示．4．几个常见的关系：（1）电流关系：1221I n I n =，23I I =，3443I nI n =（2）电压关系：1122U n U n =，23U IR U =+线，3344U n U n =，其中1234n n n n 、、、分别表示升压变压器的原副线圈的匝数和降压变压器的原副线圈的匝数．（3）功率关系：12P P =，23P P P =+线耗，34P P =，41P P P =-线耗，22P I R =线耗线 5．分析（1）远距离输电的问题关键是分清各部分输入、输出的各个物理量及其相互关系，可先画出传输的结构示意图，通过原、副线圈的电流求出匝数比，也可通过电压关系求解．（2）输电导线中的损耗将升压变压器与降压变压器联系起来，升压变压器副线圈中的电流、输电线上的电流、降压变压器原线圈中的电流三者相等．欧姆定律对变压器不能应用，但对导线仍然成立． （3）电压是由发电站控制，送电单位通过电压控制用户的使用；同时用户也可以通过电流或功率影响送电单位电能的输送．因此我们在计算时，应根据电压、电流、功率的决定方向依次向下一级推导，即按“发电—升压—输电线—降压—用电器”的顺序分析或逆序分析．类型一：变压器的电压比，电流比及功率关系例1.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈接三个相同的灯泡，均能正常发光．在原线圈接有一相同的灯泡L ．则 A ．灯L 也能正常发光 B ．灯L 比另三灯都暗 C ．灯L 将会被烧坏 D ．不能确定解析：该题主要考查变压器的工作原理——原副线圈的电流关系和电功率等内容．该题易犯的错误是：由原副线圈匝数比n 1∶n 2＝3∶1，可知原副线圈电压之比为U 1∶U 2＝3∶1，既然副线圈中电灯能正常发光，可知U 2恰为灯的额定电压，所以原线圈中电灯两端电压U 1＞U 额．故被烧坏而错选C ．其错误是把变压器原线圈两端电压和电灯L 两端电压混淆了．正确的解答应为：原副线圈中的电流之比为I 1∶I 2＝1∶3，而副线圈中通过每灯的电流为其额定电流I 额＝I 2／3，故I Ｌ＝I 1＝32I ＝I 额即灯L 亦能像其他三灯一样正常发光．所以正确选项为A ． 答案：A类型二:远距离送电例2.有条河流，流量Q ＝2 m 3·s －1，落差h ＝5 m ，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V ，输电线总电阻R ＝30 Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为满足用电的需要，使用户获得220 V 电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V 、100 W ”的电灯正常发光？解析： 按题意画出远距离输电的示意图所示，电源端的输出功率P 总＝（tmgh ）×η＝2×1.0×103×10×5×0.5 W ＝5×104 W输电线上的功率损失P 损＝I 2R ，所以输电线中电流为I ＝3006.0105%604⨯⨯=⨯=R P RP 总损＝10 A则升压变压器B 1的原线圈电压U 1＝U 出＝240 V ，副线圈送电电压为U 2＝101054⨯=I P 总V ＝5×103 V所以升压变压器的变压比为n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝3105240⨯＝6∶125输电线上电压的损耗 ΔU 损＝IR ＝10×30 V ＝300 V则降压器B 2的原线圈的电压U 1′＝U 2－ΔU 损＝5×103 V －300 V ＝4700 V据题意知，U 2′＝220 V ，所以降压变压器的匝数比为n 1′∶n 2′＝U 1′∶U 2′＝2204700＝235∶11因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为N ＝灯损总P P P -＝10006.010510544⨯⨯-⨯＝470类型三：远程输电、变压器的构造和工作原理例3.（2014 福建卷）图为模拟远距离输电实验电路图，两理想闫雅琪的匝数n 1=n 4＜n 2=n 3，四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L ＞2R ，忽略灯丝电阻随温度的变化。
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I 1 U 1
n 1
~ n 1
L 1 2 变压器、远距离输电远距离输电（选修3－2第二章第6，7节）
【学习目标】
1、知道变压器的构造．知道变压器是用来改变交流电压的装置
2、理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题．
3、理解变压器的输入功率等于输出功率．能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题
4、理解在远距离输电时，利用变压器可以大大降低传输线路的电能消耗的原因．
【学前准备】
1、法拉第电磁感应定律:____________________
2、闭合电路的欧姆定律：＿＿＿＿＿＿＿＿，
【学习过程】
一、变压器
1、变压器：就是_____________的设备.它由_______________________和__________________组成.
2、原线圈：与_____________连接的线圈, 也叫_______________. 副线圈：与_____________连接的线圈, 也叫_______________.
3、变压器的工作原理:
在原线圈上加交变电压,原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的__________,这个交变的磁通量不仅穿过______线圈,也穿过____线圈,所以在副线圈中产生_______________.如果在副线圈两端接入负载,负载中就会有
____________.
注意:变压器不能改变恒定电流(恒定电压)!
4、理想变压器：忽略原、副线圈的__________和各种____________________损失的变压器.
实际的变压器工作时有铜损和铁损：
铜损：电流通过变压器线圈的电阻_________而损耗的一部分能量.
铁损:铁芯在交变磁场中反复__________而损耗的一部分能量.
二、理想变压器的变压、变流规律和功率关系：
设原、副线圈的电压、电流、电功率、匝数分别为U 1、、I 1、P 1、n 1和U 2、、I 2、P 2、n 2
1、变压规律：
2、变流规律： （只有一个副线圈）
3、功率关系： （原、副线圈的电功率也叫做输入功率和输出功率）
4、变压器有二个副线圈的情况（U 1、、I 1、P 1、n 1 ，U 2、、I 2、P 2、n 2和U 3、、I 3、P 3、n 3） 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： 注意： 1、根据能量守恒的规律，当输出功率为零（副线圈开路）时，原线圈的输入功率也为零。
2、变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的
三、变压器的分类
1、升压变压器：当___________时,________________,变压器电压升高.
2、降压变压器：当___________时,________________,变压器电压降低.
【巩固训练】
一、不定项选择
1．下列关于变压器的说法中正确的是
A ．变压器是改变电压的设备
B ．变压器的原、副线圈组成闭合回路
C ．变压器的铁芯中产生交变电流
D ．变压器的副线圈中产生直流电
I 1 I 2
~U 1 n 1
L 1 L 2 2．理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量是
A ．交流的频率
B ．交流的功率
C ．磁通量的变化率
D ．交流的最大值
3．对于理想变压器，下列说法中正确的是：（ ）
A ．原线圈中的交变电流的频率跟副线圈中的交变电流的频率一定相同
B ．原线圈中输入恒定电流时，副线圈中的电流一定为零，铁芯中的磁通量也一定为零
C ．原线圈中输入恒定电流时，副线圈中的电流一定为零，铁芯中的磁通量不为零
D ．原线圈中的输入电流一定大于副线圈中的输出电流
4．理想变压器原、副线圈的电流为1I 、2I ，电压为1U 、2U ，功率为1P 、2P ，关于它们之间的关系，正确的说法是
A ．2I 由1I 决定
B ．2U 与负载有关
C ．1U 与负载有关
D ．1P 与2P 有关
5．一台理想变压器，原、副线圈的匝数比1n ∶2n ＝20∶1，原线圈接入220V 的交流电压，副线圈向一电阻为110的用电器供电，则原、副线圈中的电流分别为
A ．0.1A ，2A
B ．2A ，0.1A
C ．0.005A ，0.1A
D ．0.1A ，0.005A 6．理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接在V π100sin 311t u 的交流电源上，副线圈所接的负载电阻为11，则副线圈
A ．电流的有效值为5A
B ．电压的最大值为77.75V
C ．消耗的功率为275W
D ．消耗的功率为550W 7、如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈的匝数分别为
n 2=50匝、n 3=100匝，L 1是“6v 、2w ”的小灯泡，L 2是“12v 、4w ”的小灯泡，
当n 1接上交流电压时，L 1、L 2都正常发光，那么，原线圈中的电流为
A 、1/60 A
B 、1/30A
C 、1/20A
D 、1/40A
二、填空
8．变压器的原线圈为880匝，接在220V 的交流电源上，要在副线圈两端得到3V 的电压，副线圈的匝数应为______匝．若在此变压器的副线圈上得到 1.5A 的电流，则原线圈中的电流应为________，此时变压器的输入功率为________．
9．理想变压器的初级线圈接到220V 的交流电路上，次级线圈跟R ＝22的电阻相连接．若通过电阻的电流的有效值为0.5A ，则这个变压器的原、副线圈的匝数比为________．
10．一个变压器原线圈输入电压为220V ，副线圈输出电压为22V ，若副线圈增加100匝后，输出电压增加到33V ，则变压器原线圈匝数为________．
四、远距离输电
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 热= 。
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 损= 。
输电过程的电压分配：U 2=U 3+ U 损=U 3+IR
2、减少功率损失和电压损失的方法：
⑴、 ⑵、 ，也就是在输送功率不变的前提下，用提高电压的方法。
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=
4、直流输电
(1) 原因：由于导线也有________、__________,当交流输电功率很大时,电感和电容引起的电能损失是很大的,所以
现在有些大功率输电线路已经开始采用________直流输电.
(2) 输电流程:只有输电这个环节使用_______________,发电及升、降压仍然是_________.
U 1 ~ 升压变压器 降压变压器 n 1
I 1
【巩固训练】
一、不定项选择
1．关于公式
2121n n U U =和1
221n n I I =的适用范围，下列说法中正确的是（ ） A ．若理想变压器有多个副线圈，公式2
121n n U U =对每个副线圈都适用 B ．公式2
121n n U U =，对只有单个副线圈的理想变压器才适用 C ．公式1221n n I I =，对只有单个副线圈的理想变压器才适用 D ．只要是理想变压器，这两个公式都适用
2．一理想变压器原线圈接交流电，副线圈接一电阻，下列哪些方法可使输入功率增加（ ）
A ．增大负载电阻
B ．减小负载电阻
C ．增加副线圈匝数
D ．增大原线圈匝数
3．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为1n ∶2n ＝4∶1，在副线圈两端接有“60V ，40W ”的灯泡．若灯泡恰能正常发光，则（ ）
A ．变压器输入电压的有效值为240V
B ．变压器输入电压的最大值为240V
C ．变压器输入功率为40W
D ．变压器输入功率为大于40W
4．理想变压器的原、副线圈分别880匝、440匝，当原线圈接在20V 的蓄电池两端以后，副线圈的输出电压应为（ ）
A ．10V
B ．0V
C ．V 210
D ．7.07V
5．如右下图所示，变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，两只完全相同的灯泡分别接到原、副线圈的电路上，不计原、副线圈的电阻，当原线圈输入端a 、b 接上电源后，A 、B 两灯消耗的电功率之比为（ ）
A ．1∶1
B ．1∶4
C ．1∶16
D ．16∶1
二、计算题
6、发电机输出电压为220V ，输出功率为110kw ，输电线的总电阻为0.2Ω,
（1）若不用变压器直接输电,输电线上损失电压为多少?损失功率为多少?
（2）今用5.5kw 向外输电，输电线上损失电压为多少？损失功率为多少?
7、一台发电机输出的电功率为100kw ，输出电压为250v ，先欲向远处输电，若输电线总电阻为8Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，要向用户输送200v 电压，求：
（1）、试画出这次输电线路的示意图；
（2）、输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少？
（3）、用户得到的电功率是多少？。