人教版高考物理一轮复习学案 专题：变压器,电能的输送
高考物理一轮复习江课件变压器电能的输送
维护保养策略制定
01 02
定期检查
定期对变压器进行全面检查，包括外观、绝缘性能、绕组状况、铁芯状 况等方面。通过检查及时发现并处理潜在问题，确保变压器的正常运行 。
维护保养
定期对变压器进行维护保养，包括清理灰尘、更换密封件、紧固接线端 子等。通过维护保养保持变压器的良好状态，延长其使用寿命。
03
状态监测
短路电流和短路损耗
短路电流的大小反映了变压器的漏抗大小和铜损的大小，短 路损耗则主要由铜损组成，与变压器的容量和电流密度有关 。
性能评价指标及意义
空载损耗和空载电流比
空载损耗与空载电流的比值反映了变压器的铁心 质量和磁化性能，该比值越小，说明变压器的铁 心质量越好，磁化性能越优。
效率
效率是变压器输出功率与输入功率的比值，反映 了变压器的能量转换效率。高效率的变压器能够 减少能源浪费，提高能源利用效率。
变压器的工作原理基于电磁感 应，通过交变磁场实现电压的
变换。
02
互感现象
变压器中的原线圈和副线圈之 间存在互感现象，使得电能可
以在两个线圈之间传递。
03
电压变换
根据原副线圈匝数比的不同， 可以实现电压的升高或降低。
变压器构造及分类
03
铁芯
线圈
分类
变压器的铁芯通常采用硅钢片叠压而成， 以减少涡流和磁滞损耗。
01
02
D. 输电线上的电阻越大，则电能损失越小
讲解：本题考查了远距离输电，变压器的变压变流，关系及输电过程 中的能量守恒是处理问题的关键。
THANKS
采用无功补偿技术
在输电线路中安装无功补偿装置，可以 提高线路的功率因数，降低无功功率的 流动，从而减少输电线上的功率损失。
高考物理人教版一轮总复习配套课件 10.2 变压器电能的输送
［例1］如图10-2-2所示，理想变压器原线圈输入电压u＝ Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器， V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和 A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正 确的是( ) A.I1和I2表示电流的瞬时值 B.U1和U2表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变小
C
方法点拨:分析这类问题的基本思路： (1)首先抓住各量的决定因素：U1由电源决定，U2由输 入电压U1及匝数比决定：U2=(n2/n1)U1；I2由输出电压U2及 负载电阻R决定：I2=U2/R；I1由I2及匝数比决定：I1=(n2/n1)I2。 (2)然后利用直流电路中的动态分析方法即可。
1.图10-2-3甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1, 电阻R=20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀 双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的 变化关系如图10-2-5乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时 L2 D 正常发光。下列说法正确的是 )t ) u 20 2 (sin( 50 A.输入电压u表达式 V B.只断开S2后L1、L2均正常发光 C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
图10-2-2
思路点拨：搞清次级回路的电路结构，次级线圈相当于电源， 从变化的局部开始分析，到整个电路的各量变化，注意电压之 比与匝数有关；输出功率的变化，决定输入功率的变化。
在交变电流中电压表和电流表显示的都是有效值，A、 B均错误；由理想变压器可知，副线圈两端电压U2不变，从 电路可知当滑片P向下移动时，电阻变小，电流增大，所以C正 确，D错误。
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。
高考物理一轮复习讲义 第2讲 变压器电能的输送
高考物理一轮复习讲义 第2讲 变压器电能的输送一、变压器1．变压器的构造：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．变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，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．互感现象是变压器工作的基础．3．理想变压器没有能量损失的变压器，即输入功率等于输出功率． 4．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 . 5．几种常用的变压器(1)自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如图所示．(2)互感器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 串联在高压电路中作用 把高电压变成低电压 把大电流变成小电流匝数特点 副线圈匝数比原线圈匝数少 副线圈匝数比原线圈匝数多二、电能的输送1．输电线路及其电压、电能损失 (1)输电线路(如图所示)(2)电压和电能损失 ①输电电流：I ＝P U；②电压损失：ΔU ＝U －U ′＝Ir ＝P Ur ； ③电能损失：ΔP ＝P －P ′＝I 2r ＝(P U)2r ；2．减少电能损失的方法：根据P 损＝I 2R 线，减小输电电能损失有两种方法．(1)减小输电线的电阻：根据电阻定律R ＝ρl S，要减小输电线的电阻R ，在输电距离一定的情况下，可采用的方法有选用电阻率小的金属材料，尽可能增大导线的横截面积等．(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，必须提高输电电压．3．远距离输电(1)远距离输电导线上损失的电功率：输送功率一定时，线路电流I ＝P U，输电线上损失功率P 损＝I 2R 线＝P 2U 2R 线，可知P 损∝1U2.远距离输电线路中的功率关系：P 输＝P 损＋P 用．(2)远距离输电的基本电路：由于发电机组本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需要升压变压器升压到几百千伏后再向远距离送电，到达用电区再用降压变压器降到所需的电压，基本电路如图所示．1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1.电池和交变电源的电动势都为6 V ，内阻均不计．下列说法正确的是( )A ．S 与a 接通的瞬间，R 中无感应电流B ．S 与a 接通稳定后，R 两端的电压为0C ．S 与b 接通稳定后，R 两端的电压为3 VD ．S 与b 接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1 解析： 由理想变压器的原理可知，当S 与a 接通电流稳定时，由于通过原线圈与副线圈中的磁通量不发生变化，故在副线圈中无感应电流，但在刚接通瞬间，副线圈两端的电压不为零，R 中有感应电流，故A 错误，B 正确；当S 与b 接通稳定后，原线圈中接有交变电流，由变压器的变压比可得副线圈电压为3 V ，C 正确；变压器并不改变交变电流的频率，D 错误．答案： BC2．如图所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时，以下说法不正确的是( )A ．原、副线圈磁通量之比为2∶1B ．原、副线圈电流之比为1∶2C ．输入功率和输出功率之比为1∶1D ．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1解析： 由于原、副线圈共用一个铁芯，故通过原、副线圈磁通量之比和原、副线圈磁通量变化率之比均为1∶1，选项A 错误而D 正确；由I 1∶I 2＝n 2∶n 1得，I 1∶I 2＝1∶2，选项B 正确；由于理想变压器不考虑变压器自身的功率损失，故选项C 正确，本题选择不正确的选项，故应选A.答案： A3．对于远距离输电，在P 送一定的情况下，设输电线路中的电流为I 送，输电线的总电阻为R 线，为了节能，采用高压U 送输电，下列说法正确的是( )A ．由U 送＝I 送R 线，输电线路中的电流变大B ．由P 送＝I 送U 送，输电线路中的电流变小C ．由P 耗＝U 2送/R 线，输电线路消耗功率增大D ．由P 送＝I 2送R 线，不会影响输电线路中的电流解析： 由U 线＝I 线R 线，I 送＝I 线，U 送≠U 线(U 送＝U 到＋U 线)，故U 送≠I 送R 线，选项A 错；公式P送＝I送U送，针对的是同一研究对象，故选项B对、D错；P耗＝I2线R线＝I2送R线＝(P送/U送)2R线，因此U送增大时，输电线路消耗功率P耗减小，故选项C错．答案： B4.如图所示，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．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )A．U＝110 V，I＝0.2 AB．U＝110 V，I＝0.05 AC．U＝110 2 V，I＝0.2 AD．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A解析：由于灯泡正常发光，故灯泡两端电压即副线圈两端电压为U2＝220 V，通过灯泡的电流即副线圈中的电流为I2＝22 W220 V＝0.1 A．根据理想变压器电压关系U1∶U2＝n1∶n2，得U1＝110 V，电流关系I1∶I2＝n2∶n1，得I1＝0.2 A，则U＝U1＝110 V，I＝I1＝0.2 A．故选项A正确，选项B、D、D错误．答案： A5．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为10∶1.变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端．电压表为理想电表．则( )A．原线圈上电压的有效值为100 VB．原线圈上电压的有效值约为70.7 VC．电压表的读数为5.0 VD．电压表的读数约为3.5 V解析：本题考查交流电图象的应用及理想变压器与闭合电路．由图乙可得该正弦交流电的峰值为100 V，所以其有效值为：U＝U m2＝70.7 V，A错误，B正确；由理想变压器原、副线圈的电压比等于相应的匝数比可得：u1u2＝n1n2⇒u2＝n2u1n1，其中：U1有＝U＝U m2＝70.7 V，所以U2有＝7.07 V，故副线圈上的电压表的读数为：U V＝RR＋RU2有≈3.5 V，D正确，C错误．答案：BD理想变压器基本关系的应用变压器的工作原理及基本关系(2012·课标)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( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A解析： 根据理想变压器电压比关系U 1U 2＝n 1n 2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U 2＝380 V ，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P 入＝P出＝U 1I 1，解得I 1＝2×103220A≈9.1 A，选项B 正确；选项A 、C 、D 错误．答案： B理想变压器的注意事项(1)在理想变压器中，副线圈的端电压U 2由输入电压U 1和匝数比n 2/n 1共同决定，与负载电阻大小无关．(2)电网送电遵循“用多少送多少”的原则，原线圈中的输入电流I 1是由副线圈中的输出电流I 2决定的，原、副线圈各一个绕组时，I 1＝n 2n 1I 2，副线圈有多个绕组时，由P 入＝P 出的功率关系来确定．1－1：如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原、副线圈的匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22 W ，现闭合开关，灯泡正常发光．则( )A ．t ＝0.01 s 时刻穿过线框回路的磁通量为零B ．交流发电机的转速为50 r/sC ．变压器原线圈中电流表示数为1 AD ．灯泡的额定电压为220 2 V 解析： t ＝0.01 s 时刻交变电流电动势为零，线圈处于中性面，磁通量最大；由图象可知周期T ＝0.02 s ，转速n ＝1T＝50 r/s ；变压器原线圈中电压有效值为U 1＝22 V ，原线圈中输入功率与副线圈输出功率相同，由P ＝22 W ，P ＝UI ，得I ＝1 A ；由U 1U 2＝n 1n 2知副线圈两端电压U 2＝220 V ．正确选项为B 、C.答案： BC理想变压器动态分析问题1．匝数比不变的情况(如图)(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，不论负载电阻R 如何变化，U 2也不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化． (3)I 2变化引起P 2变化，P 1＝P 2，故P 1发生变化． 2．负载电阻不变的情况(如图)(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 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化．(2012·福建理综)如图，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小解析： 交流电表的示数为有效值，故A 、B 两项均错误；P 向下滑动过程中，R 变小，由于交流电源、原副线圈匝数不变，U 1、U 2均不变，所以I 2＝U 2R 0＋R 变大，由I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝n 2n 1I 2变大，故C 项正确，D 项错误．答案： C分析动态问题的思路程序为：2－1：(2013·济南定时练习)自耦调压变压器上的滑动触头P 移动，可以调节输出电压，线圈MN 两端与一个滑动变阻器相连接，Q 为滑动变阻器的滑动触头，V 1、V 2为理想电压表，如图所示，下列说法正确的是( )A ．当交流电源接a 、b 时，触头P 上移，Q 也上移，V 1的示数不变，V 2示数可能不变B ．当交流电源接a 、b 时，触头P 上移，Q 下移，V 1的示数不变，V 2示数增大C ．当交流电源接c 、d 时，触头P 上移，V 1的示数增大，V 2示数不变D ．当交流电源接c 、d 时，触头P 上移，V 1的示数减小，V 2示数不变解析： 当交流电源接a 、b 时，P 上移，原线圈匝数变大，电源电压不变，V 1示数不变，由电压关系和U 1、n 2不变、n 1变大．可知副线圈电压U 2减小，Q 上移，cd 间阻值变大，V 2示数可能不变，故A 正确，同理B 错误；当交流电源接cd 时，P 上移，电源电压不变，V 2示数不变，副线圈匝数变大，副线圈电压变大，V 1示数增大，故C 正确、D 错误．答案： AC远距离输电问题远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)(1)功率关系P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 线＋P 3. (2)电压、电流关系U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3， U 2＝U 线＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3r.(4)输电导线上损失的电功率P 损＝U 线I 线＝I 2线r ＝(P 2U 2)2r(2012·天津理综)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( )A.PR kU ，1n B.⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，1n C. PR kU ，1n 2 D. ⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，1n 2 解析： 根据变压器的变压规律，得U 1U ＝k ，U 2U＝nk ，所以U 1＝kU ，U 2＝nkU .根据P ＝UI ，知匝数比为k 和nk 的变压器副线圈的电流分别为I 1＝P U 1＝P kU ，I 2＝P U 2＝P nkU.根据P ＝I 2R ，输电线路损耗的电功率分别为P 1＝I 21R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，P 2＝I 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P nkU 2R ，所以P 2P 1＝1n 2.选项D 正确，选项A 、B 、C 错误．答案： D1.关于远距离输电问题的处理思路(1)画出输电线路图，将已知量和未知量标在图中相应位置； (2)将输电线路划分为几个独立回路；(3)根据串并联电路特点、欧姆定律、电功率公式等确定各部分回路物理量之间关系； (4)根据升压、降压，原、副线圈的电压、电流关系和功率关系列式求解． 2．远距离输电问题的四个关键(1)画出一个模型——远距离输电模型图 (2)抓住输电的两端——电源和用电器． (3)分析两条导线——输电导线(4)研究两次电压变换——升压和降压3－1：如图所示，有一台交流发电机E ，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )A ．U 2减小，U 4变大B ．U 2不变，U 3变小C ．P 1变小，P 2变小D ．P 2变大，P 3变大解析： 本题考查远距离输电及理想变压器的基本知识，解决本题的关键是对变压器的工作原理的掌握和闭合电路欧姆定律的应用．由理想变压器输出功率决定输入功率可得，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P 1增大，输入电压U 1为定值不变，升压变压器的匝数不变，输入电压不变，故输出电压U 2不变，由于P 1增大，由P 1＝U 1I 1＝P 2＝U 2I 2可得，I 1增加，P 2、I 2增加，由闭合电路欧姆定律：U 3＝U 2－I 2R ，故U 3减小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U 3减小，U 4减小，A 、C 错误，B 正确；由于用户功率增加，即P 4增加，理想变压器无功率损耗可得：P 3＝P 4，功率P 3也增加，故D 正确．答案： BD解决理想变压器问题的常用思路1．思路1 电压思路：理想变压器原、副线圈的电压之比为U 1/U 2＝n 1/n 2；当变压器有多个副绕组时U 1/n 1＝U 2/n 2＝U 3/n 3＝…2．思路2 功率思路：理想变压器的输入、输出功率为P 入＝P 出，即P 1＝P 2；当变压器有多个副绕组时P 1＝P 2＋P 3＋…3．思路3 电流思路：理想变压器原、副线圈的电流比为I 1/I 2＝n 2/n 1；当变压器有多个副绕组时n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…如图所示的理想变压器副线圈为双绕组，两个副线圈n 2、n 3分别通过开关S 1、S 2与电阻R 1、R 2连接，其阻值为R 1＝R 2＝R ，原线圈n 1接入正弦式交变电压u ＝102cos 100πt (V)．若只闭合开关S 1，则电流表示数为0.2 A ；若只闭合开关S 2，电流表示数为1.25 A ．则( )A ．R 1消耗的电功率比R 2大B ．n 2∶n 3＝2∶5C ．若两个开关同时闭合，电路消耗的总功率为14.5 WD ．若两个开关同时闭合，R 1消耗的电功率比R 2大 解析： 开关分别闭合时，电阻消耗的电功率等于变压器的输入功率，即P ＝I 1U 1，因此R 1消耗的电功率比R 2小，A 错；开关分别闭合时，I 2I 1＝n 1n 2 ①，I 3I ′1＝n 1n 3②，而I 1＝U 2R ，I 3＝U 3R ，U 2U 3＝n 2n 3，联立解得n 2n 3＝I 1I ′1＝25，B 正确；若两个开关同时闭合，有I ″1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3，代入前面的①②和变压比得I ″1＝I 1＋I ′1＝1.45 A ，电路消耗的总功率P ＝I ″1U 1＝14.5 W ，C 正确；若两个开关同时闭合，通过R 1、R 2的电流与原来相同，因此消耗的功率也与原来相同，D 错．答案： BC1.(2012·海南单科)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V，6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )A ．120 V ，0.10 AB ．240 V ，0.025 AC ．120 V ，0.05 AD ．240 V ，0.05 A解析： 副线圈电压U 2＝12 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得U 1＝240 V ，副线圈中电流I 2＝2·P U ＝1 A ，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝0.05 A.答案： D2．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )解析： 电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故B 、D 选项错误；同时，由I 1n 1＝I 2n 2知要使I 2＜I 1，须n 2＞n 1，故A 选项正确，C 选项错误．答案： A3.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R ，开始时，开关S 断开．当S 接通后，以下说法中正确的是( )A ．副线圈两端M 、N 的电压不变B ．副线圈输电线等效电阻R 上的电压减小C ．通过灯泡L 1的电流增大D ．原线圈的输入功率不变解析： 副线圈输出电压决定于原线圈电压和原副线圈匝数比，S 接通后，副线圈两端电压不变，A 项正确；S 接通后，负载总电阻变小，故R 上电流变大，R 上的电压变大，B 项错；灯泡L 1两端的电压和通过其的电流均减小，C 项错；副线圈输出功率变大，故原线圈输入功率变大，D 项错．答案： A4．在远距离输电时，输送的电功率为P ，输送电压为U ，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S ，两地距离为L ，输电线损失的电功率为P ′，用户得到的电功率为P 用，则P ′、P 用的表达式正确的是( ) A ．P ′＝U 2S ρLB ．P ′＝2P 2ρL U 2SC ．P 用＝P －U 2S ρLD ．P 用＝P (1－2PρL U 2S)解析： 导线的电阻r ＝ρ2L S ，输送的电流I ＝P U ，输电线损失的电功率P ′＝I 2r ＝2P 2ρL U 2S，B 项正确．用户得到的电功率P 用＝P －P ′＝P (1－2PρL U 2S )，D 项正确． 答案： BD5．(2012·重庆理综)如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V/880 W”的电器RL 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W解析： 由电器RL 正常工作，可得通过副线圈的电流为I＝P U ＝880220A ＝4 A ，故C 对；副线圈导线所分电压为U r ＝4×6 V ＝24 V ，副线圈两端电压U 2＝220 V ＋24 V ＝244 V ，因此原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝11 000244＝2 75061，故A 错；又P 1＝P 2＝U 2I 2＝244×4 W ＝976 W ，故D 错；交变电压的频率f ＝ω2π＝50 Hz ，故B 错．答案： C。
高考物理一轮复习课件课后限时作业变压器电能的输送
输电线上功率损失计算
输电线上功率损失的原因
01
由于输电线本身具有电阻和感抗，当电流通过输电线时，会产
生功率损失。
功率损失的计算方法
02
根据输电线的电阻、电流以及输电线的长度等参数，可以计算
出输电线上功率损失的大小。
减少功率损失的措施
利用超导材料的零电阻特性，实现电能的无损传 输，提高输电效率。
无线输电技术
通过电磁感应、微波或激光等方式，实现电能的 无线传输，摆脱传统输电线路的束缚。
3
人工智能在输电技术中的应用
利用人工智能技术，实现对输电线路和设备的实 时监测、故障诊断和自适应控制，提高电网运行 的安全性和经济性。
06
实验：测量变压器参数和性能
通过测量变压器的输入和输出电压、电流，可以计算出 变压器的变比、效率和功率因数等性能指标。
实验步骤和数据记录
实验步骤 1. 准备实验器材，包括变压器、电压表、电流表、功率表等。
2. 将变压器接入电路，确保接线正确无误。
实验步骤和数据记录
3. 逐渐增加输入电压 ，同时记录输入和输 出电压、电流的数据 。
压降和电流变化情况，对于变压器的并列运行和短路保护具有重要意义
。
02
电能输送过程分析
Chapter
远距离输电模型建立
输电线的电阻和感抗
在远距离输电中，输电线本身具有电阻和感抗，会对电能传输产 生影响。
变压器的应用
为了降低输电损耗，提高输电效率，需要在输电过程中采用变压器 进行电压的升降。
输电模型建立
实验步骤和数据记录
| 1 | 220 | 0.5 | 110 | 1.0 | 2:1 | 95% | 0.98 |
高考物理一轮复习课件基础课变压器电能的输送
远距离输电技术及应用
柔性直流输电技术
采用可关断器件和脉宽调制技术 ，实现直流输电的灵活控制，适 用于远距离海上风电等新能源并 网。
特高压输电技术
通过提高输电电压等级，减少输 电损耗和占地面积，实现大容量 、远距离的电力输送。
分布式发电与微电网技术
分布式发电
利用各种分散的、可再生的能源进行发电，如太阳 能、风能等，具有环保、节能、灵活等优点。
法规政策
需要制定和完善相关法规政策，为智能电网的发 展提供有力保障。
06
实验：变压器参数测量和性能 评估
Chapter
实验目的和原理
实验目的 掌握变压器的基本工作原理和主要参数。 学会使用相关仪器测量变压器的电压、电流和功率。
实验目的和原理
• 评估变压器的性能，如效率、电压变换比等 。
实验目的和原理
微电网技术
将分布式电源、储能装置、负荷等集成在一起，形 成一个可独立运行的小型电力系统，实现电能的自 给自足和优化配置。微电网可以并网运行，也可以 离网运行，提高了电力系统的灵活性和可靠性。
03
变压器在电能输送中应用
Chapter
升压变压器与降压变压器作用
升压变压器作用
提高电压等级，减小电流，降低线路损耗，提高输电效率。
2. 将电源连接到变压器的输入端，将电压表、电流表和功率计分别连接到变压器的 输入和输出端。ຫໍສະໝຸດ 实验步骤和数据记录01
3. 开启电源，逐渐调高电压，记 录输入和输出电压、电流以及功 率的数值。
02
4. 重复步骤3多次，以获得足够的 数据进行后续分析。
实验步骤和数据记录
数据记录
| 序号 | 输入电压 (V) | 输入电 流 (A) | 输入功率 (W) | 输出电 压 (V) | 输出电流 (A) | 输出功 率 (W) |
人教版高考物理同步学案一轮复习：第11章 第2讲 变压器 电能的输送
第2讲 变压器 电能的输送板块一 主干梳理·夯实基础1．构造：如图所示。
变压器主要由闭合铁芯和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，也叫初级线圈。
(2)副线圈：指与负载连接的线圈，也叫次级线圈。
2．工作原理：电磁感应的互感现象。
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，为降压变压器；若n 1<n 2，为升压变压器。
(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 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，可以把高电压降为低电压； ②电流互感器，可以把强电流降为弱电流。
【知识点2】 远距离输电 Ⅰ1．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 ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ＝ΔU 2R 。
4．输送电流(1)I ＝PU 。
(2)I ＝U －U ′R。
板块二 考点细研·悟法培优考点1理想变压器的工作原理和基本量的关系[深化理解]1．基本关系(1)无漏磁，故原、副线圈中的Φ、ΔΦΔt 相同。
(2)线圈无电阻，因此无电压降，U ＝E ＝n ΔΦΔt。
(3)根据U n ＝ΔΦΔt 得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都成立，则有U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…。
(4)无电能损失，因此P 入＝P 出，无论副线圈一个还是多个，总有U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…，将电压关系代入可得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…。
(5)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。
高考物理一轮复习 10.2 变压器 电能的输送课件 新人教
功率 原线圈的输入功率等于副线圈的输
基 关系
出功率，即 P 入＝P 出
本 关 系
电压 关系
原、副线圈的电压比等于匝数比，即 UU12＝nn12，与副线圈的个数无关
基 本 关 系
电流 关系
频率 关系
①只有一个副线圈时：II12＝nn21； ②有多个副线圈时：由 P 入＝P 出得 U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn 或 I1n1＝
2．分析三个回路：在每个回路中变压器的原线圈是回路 的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．
3．综合运用下面三个方面的关系求解： (1)能量关系，P＝U1I1＝U2I2＝P 用户＋ΔP，ΔP＝I22R，P 用户 ＝U3I3＝U4I4. (2)电路关系，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R. (3)变压器关系，UU12＝II21＝nn12，UU34＝II43＝nn34.
由于理想变压器没有磁通量损失，在如图所示的铁芯中各
处磁通量 Φ 相同，且磁通量变化率ΔΔΦt 相同，即变压常数相同． E1＝n1ΔΔΦt ，E2＝n2ΔΔΦt ，故EE12＝nn12.又理想变压器无内阻，
故无内压降，因此有 U＝E＝nΔΔΦt .
3．理想变压器原、副线圈基本量的关系 ①没有能量损失(铜损、铁损)；
2．远距离输电 (1)远距离输电原理 由于发电机组本身的输出电压不可能很高，所以采用高压 输电时，在发电站内需用升压变压器升压到几百千伏后再向远 距离送电，到达用电区再用降压变压器降到所需的电压．
(2)基本电路图：如图所示．
知识整合 考点一 理想变压器动态分析问题 1.匝数比不变的情况 如图所示：
二、电能的输送 1．输电线路及其电压、电能损失 (1)输电线路(如图所示)
高三物理一轮复习学案 变压器 电能输送课前案
高三物理一轮复习学案变压器 电能输送课前案★目标导航：1、了解变压器的工作原理；2、熟练应用变压器的规律能分析各量的变化情况；3、掌握远距离输电的模型，能熟练的解答远距离输电的问题。
★知识梳理：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： 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=【课中案】I 1 I 2 U 1n 1 n 2 R U 2例1．某同学在学校科技节上自制了一个小型的交流发电机，原理如图所示，匀强磁场的磁感应强度，单匝矩形线圈的面积S＝1m2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动。
线圈通过电刷与理想变压器原线圈相连接，A为理想电流表。
调整副线圈的触头P，当变压器原、副线圈匝数比为4：1时，副线圈电路中标有“2.5V 2.5W”的灯泡正常发光。
以下判断正确的是（）A．电流表的示数为4AB．矩形线圈产生电动势的最大值为10VC．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间变化规律为D．若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移问题导引:电压表和电流表是最大值还是有效值？例2. 如图理想变压器原、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。
高考物理一轮复习讲义—变压器、电能的输送
高考物理一轮复习讲义—变压器、电能的输送一、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.原理电磁感应的互感现象。
3.理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P 入＝P 出电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式U 1U 2＝n 1n 2，与负载、副线圈的个数无关电流关系(1)只有一个副线圈时：I1I2＝n2n1 (2)有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋I n U n或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋I n n n频率关系f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。
图2(2)n1＞n2）：把高电压变成低电压，如图丙所示。
n1＜n2）：把大电流变成小电流，如图丁所示。
【自测1】关于理想变压器，下列说法正确的是()A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用B.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C.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D.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答案A二、电能的输送如图3所示，发电站输出电功率为P ，输电电压为U ，用户得到的电功率为P ′，用户的电压为U ′，输电电流为I ，输电线总电阻为R 。
图31.输电电流I ＝P U ＝P ′U ′＝U －U ′R。
2.电压损失(1)ΔU ＝U －U ′(2)ΔU ＝IR3.功率损失(1)ΔP ＝P －P ′(2)ΔP ＝I 2R ＝(P U)2R 4.减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R 。
2020届高考物理人教版一轮复习变压器电能的输送学案Word版
第2讲 变压器 电能的输送[基础知识·填一填][知识点1] 理想变压器1．变压器的构造：变压器由原线圈、副线圈和闭合 铁芯 组成． 2．原理：电流磁效应、 电磁感应 .3．理想变压器：不考虑铜损(线圈电阻产生的热量)、铁损(涡流产生的热量)和漏磁的变压器，即理想变压器原、副线圈的电阻均为 零 ，变压器的输入功率和 输出功率 相等．4．理想变压器原、副线圈基本量的关系判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)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．(×)(2)理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率．(√)(3)理想变压器基本关系式中，电压和电流可以均为有效值．(√) (4)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．(×) [知识点2] 电能的输送如图所示，若发电站输出电功率为P ，输电电压为U ，用户得到的电功率为P ′，用户的电压为U ′，输电线总电阻为R .1．输出电流：I ＝P U ＝P ′U ′＝U －U ′R.2．电压损失：ΔU ＝U －U ′＝ IR3．功率损失：ΔP ＝P －P ′＝ I 2R ＝ ⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R .4．减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R .由R ＝ρl S知，可加大导线的 横截面积 、采用 电阻率小 的材料做导线．(2)减小输电线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高 输电电压 .判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”． (1)高压输电的目的是增大输电的电流．(×)(2)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小．(×) (3)高压输电可以减少输电线路上的电能损失，且输电线路上电压越高越好．(×)[教材挖掘·做一做]1．(人教版选修3－2 P43科学漫步改编)(多选) 如图所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A ，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则( )A ．甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VB ．甲图是电流互感器，输电电流是100 AC ．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD ．乙图是电流互感器，输电电流是100 A 解析：AD [根据匝数比U 1U 2＝n 1n 2，有U 1＝n 1n 2U 2＝1001×220 V＝22 000 V ，故A 正确；甲图是电压互感器，故B 错误；乙图是电流互感器，电表是电流表，故C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比I 1I 2＝n 2n 1，有I 1＝n 2n 1I 2＝101×10 A＝100 A ，故D 正确．]2．(人教版选修3－2 P44第2题改编)有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V ，这个电压是把380 V 的电压降压后得到的．如果变压器的原线圈是 1 140匝，副线圈是( )A ．1 081匝B ．1 800匝C ．108 匝D ．8 010匝解析：C [由题意知U 1＝380 V ，U 2＝36 V ，n 1＝1 140匝，则 U 1U 2＝n 1n 2得n 2＝U 2U 1n 1＝108匝．]3．(人教版选修3－2 P50第3题改编)从发电站输出的功率为220 kW ，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V 和11 kV 两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( )A ．100∶1B ．1∶100C ．1∶10D ．10∶1解析：A [由题意知输电线上的电流I ＝P U，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU ＝Ir ＝Pr U ，故ΔU 1ΔU 2＝1U 11U 2＝U 2U 1＝11×103110＝1001，故选A.]4．(人教版选修3－2 P48科学漫步改编)超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V ．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )A ．1 kWB ．1.6×103kW C ．1.6 kWD ．10 kW解析：A [节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I ＝P U ＝40×103800 A ＝50 A ，P 线＝I 2R ＝502×0.4 W＝1 000 W ，故节约的电功率为1 kW ，A 项正确．]考点一 理想变压器基本关系的应用[考点解读]1．理想变压器的制约关系(1)自耦变压器——调压变压器，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器(n 1>n 2)：把高电压变成低电压，如图丙所示.电流互感器(n 1<n 2)：把大电流变成小电流，如图丁所示.[典例赏析][典例1] (2017·北京卷)如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sin 100πt (V)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220 2 WB ．电流表的读数为1 AC ．电压表的读数为110 2 VD ．副线圈输出交流电的周期为50 s[解析] B [由题知，变压器的输入电压U 1＝22022 V ＝220 V ，所以U 2＝n 2n 1U 1＝110 V ；副线圈电流I 2＝U 2R ＝2 A ，原线圈电流I 1＝n 2n 1I 2＝1 A ．本题中电压表、电流表的读数为有效值，故B 项正确，C 项错误；原线圈输入功率P 1＝U 1I 1＝220 W ，A 项错误；交流电的周期T ＝2πω＝2π100πs ＝0.02 s ，D 项错误．] 理想变压器问题三点应牢记1．熟记两个基本公式：(1)U 1U 2＝n 1n 2，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比．(2)P 入＝P 出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于输出功率之和． 2．原、副线圈中通过每匝线圈磁通量的变化率相等．3．原、副线圈中电流变化规律一样，电流的周期、频率一样．[题组巩固]1．如图为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R 组成闭合电路．当直导线MN 在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表的示数是10 mA ，那么电流表的示数是( )A ．40 mAB ．0C ．10 mAD ．2.5 mA答案：B2．(2016·全国卷Ⅲ)(多选)如图，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解析：AD [设灯泡额定电压为U 0，则原线圈两端电压U 1＝10U 0－U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，根据U 1U 2＝n 1n 2，可得原、副线圈匝数之比n 1n 2＝91，选项A 正确，选项B 错误；由I 1I 2＝n 2n 1可得，原、副线圈电流之比为1∶9，由P ＝UI 可得，此时a 和b 的电功率之比为1∶9，选项C 错误，选项D 正确．]考点二 理想变压器的动态分析[考点解读]1．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． 2．负载电阻不变的情况(如图所示)(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化． (2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．[典例赏析][典例2] (2019·定州月考)(多选)理想变压器的原线圈连接一只电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q 调节，如图，在副线圈上连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．原线圈两端接在电压为U 的交流电源上，则( )A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变小[解析] BC [在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．因此，当Q 位置不变时，输出电压U 不变，此时P 向上滑动，负载电阻值R ′增大，则输出电流I ′减小．根据输入功率P 入等于输出功率P 出，电流表的读数I 变小，故A 错误，B 正确；P 位置不变，将Q 向上滑动，则输出电压U ′变大，I ′变大，电流表的读数变大，变压器的输入功率变大，因此选项C 正确，D 错误．]解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法：(1)分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定．[母题探究][探究如图所示，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，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示数变大解析：B [当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 的阻值变大，变压器的次级电压不变，则次级电流减小，则R 1消耗的功率及两端电压均变小，电压表的示数等于变压器次级电压减去R 1两端的电压，故电压表的示数变大，选项A 错误，B 正确；由于当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，次级电流减小，故初级电流也减小，电流表A 1示数变小，选项C 错误；若闭合开关S ，则变压器的次级电阻减小，次级电流变大，R 1的电压变大，则电压表V 示数减小，则R 2两端电压减小，电流表A 2读数减小；次级电流变大，则初级电流变大，则电流表A 1示数变大，选项D 错误；故选B.][探究2] 匝数比改变，负载不变时的动态分析如图为加热装置的示意图，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220 V 降至110 V ．调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析：C [原线圈的输入电压和匝数不变，根据输出电压的有效值由220 V 降到110V ，由理想变压器原理U 1U 2＝n 1n 2，可得副线圈的匝数变为原来的12，C 选项正确；根据P ＝U 22R可得，副线圈的输出功率变为原来的14，同样原线圈的输入功率也变为原来的14，B 、D 错误；故P ＝UI 可得副线圈的电流变为原来的12，A 错误．][探究3] 原、副线圈匝数都改变时的动态分析(2016·四川理综)如图所示，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( )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解析：B [根据变压器电压与匝数关系，U 1U 2＝n 1n 2，因为是降压变压器，则n 1>n 2，当原、副线圈减少相同匝数时，由数学知识可知n 1n 2变大，则U 2减小，故灯泡变暗，选项A 、C 错误，B 正确；根据I 1I 2＝n 2n 1可知通过原、副线圈电流的比值变小，选项D 错误．故选B.]考点三 远距离输电问题[考点解读]1．理清三个回路回路1：发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I 1等于发电机中的电流I 机；线圈1两端的电压U 1等于发电机的路端电压U 机；线圈1输入的电功率P 1等于发电机输出的电功率P 机．回路2：输送电路．I 2＝I 3＝I 线，U 2＝U 3＋ΔU ，P 2＝ΔP ＋P 3. 回路3：输出电路．I 4＝I 用，U 4＝U 用，P 4＝P 用． 2．抓住两个物理量的联系(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，P 1＝P 2.(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是U 3U 4＝n 3n 4，I 3I 4＝n 4n 3，P 3＝P 4.3．掌握一个能量守恒定律发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P 1＝P 线损＋P 用户．[典例赏析][典例3] (2019·湖南六校联考)(多选)某大型光伏电站的功率是500 kW ，电压为12 V ，送往外地时，先通过逆变器转化为220 V 的交流电(转化效率为80%)，然后经变压器Ⅰ升压为20 000 V ，通过总电阻为20 Ω的输电线路送往某地，再经变压器Ⅱ降为220 V ，电压供用户使用，下列说法正确的是( )A ．变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为1 000∶11B ．变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为11∶1 000C ．用户最多可使用的功率为392 kWD ．用户负载越多，线路上损耗的功率越小[解析] BC [变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝111 000，B 项正确．变压器Ⅰ的输出功率P 2＝P 1＝500 kW×80%＝400 kW ，输电电流I ＝P 2U 2＝400 kW20 000 V＝20 A ，则输电线上损失的电压ΔU ＝IR 线＝400 V ，变压器Ⅱ的输入电压U 1′＝U 2－ΔU ＝19 600 V ，则变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为n 1′n 2′＝U 1′U 2′＝98011，A 项错误．用户最多可使用的功率为P 用＝P 2－I 2R 线＝4×105 W －8 000 W ＝392 kW ，C 项正确．用户负载越多，线路上电流越大，线路上损耗的功率越大，D 项错误．]输电线路功率损失的计算方法1．(2018·江苏卷)采用220 kV 高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为( )A ．55 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV解析：C [本题考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力．当输电功率P ＝UI ，U 为输电电压，I 为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P 损＝I 2R ，R 为输电线路的电阻，即P损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R .当输电功率一定时，输电线路损失的功率变为原来的14，则输电电压为原来的2倍，即440 V ，故选项C 正确．]2．如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n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 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( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m4rB.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4rC ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2rD ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r解析：C [升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1＝U m2；由变压关系可得U 1U 2＝n 1n 2，则U 2＝n 2U m 2n 1；因为输送电功率为P ，输电线中的电流为I 2＝P U 2＝2n 1P n 2U m ，则输电线上损失的电功率为ΔP ＝I 22(2r )＝4n 21P 2rn 22U 2m＝4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r ，故选项C 正确．]思想方法(二十二) 含二极管的变压器问题[典例] (2019·西安八校联考)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶5，电阻R 1＝R 2＝25 Ω，D 为理想二极管，原线圈接u ＝2202sin 100πt (V)的交流电，则( )A ．交流电的频率为100 HzB ．通过R 2的电流为1 AC ．通过R 2的电流为 2 AD ．变压器的输入功率为200 W[解析] C [由原线圈交流电瞬时值表达式可知，交变电流的频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A 项错；由理想变压器变压规律U 1U 2＝n 1n 2可知，输出电压U 2＝50 V ，由理想二极管单向导电性可知，交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R 2，由交变电流的热效应可知，U 22R ·T 2＝U 2R ·T ⇒U ＝22U 2＝25 2 V ，由欧姆定律可知，通过R 2的电流为 2 A ，B 项错，C 项正确；电阻R 2的功率P 2＝UI ＝50 W ，而电阻R 1的电功率P 1＝U 22R 1＝100 W ，由理想变压器输入功率等于输出功率可知，变压器的输入功率为P ＝P 1＋P 2＝150 W ，D 项错．][题组巩固]1．(2019·沈阳模拟)(多选)如图，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(具有单向导电性)、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，则下列说法中正确的是( )A ．原线圈的匝数为880B ．当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 2 VC ．当开关接2时，原线圈的输入功率约为18 WD ．当开关接2时，原线圈的输入功率约为11 W解析：ABD [由n 1n 3＝U 1U L得n 1＝880，选项A 正确；当开关接2时，有n 1n 2＋n 3＝U 1U，解得U＝40 V ，设交流电周期为T ，U 2R ·T 2＝U ′2R T ，U ′＝20 2 V ，选项B 正确；灯泡电阻为R ＝U 2LP L ＝72 Ω，灯泡消耗的实际功率为P ＝U ′2R ＝1009W≈11 W，选项C 错误，D 正确．] 2．(多选) 如图，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A 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，电流表的读数加倍解析：BD [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R 的阻值，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 的时间内，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．]。
高考物理一轮复习课件时作业变压器电能的输送
02
电能输送过程分析
远距离输电模型建立
输电线的电阻、感抗和容抗
在远距离输电中，输电线本身具有电阻、感抗和容抗，这些参数 会影响电能的传输效率。
变压器的变比和效率
变压器用于升高或降低电压，其变比和效率对电能传输有重要影响 。
电源和负载的特性
电源的内阻和负载的大小、性质（如阻性、感性或容性）也会影响 电能的输送。
采用高压输电
通过提高输电电压，可以减小输电线上的电流，从而降低功率损失。
采用直流输电
与交流输电相比，直流输电具有线路造价低、损耗小、稳定性好等优 点，尤其适用于远距离、大容量输电。
优化电网结构
合理规划电网结构，减少输电环节和变电层次，可以降低电网的损耗 和提高输电效率。
采用新型导电材料
采用电阻率更低的新型导电材料，可以减小输电线的电阻，从而降低 功率损失。
位。
02
高压直流输电技术
介绍高压直流输电技术的原理、优点和应用场景，分析其与变压器电能
输送的联系和区别。
03
新能源发电与变压器的应用
探讨新能源发电技术如太阳能、风能等对电力系统的影响，以及变压器
在这些领域中的应用和挑战。
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变压器利用电磁感应原理实现电 压的变换。当原边绕组通以交流 电时，铁芯内产生交变磁通，从 而在副边绕组中感应出电动势。
电压变换
通过改变原、副边绕组的匝数比， 可以实现电压的升高或降低。匝数 比越大，电压变换比也越大。
电流变换
在理想情况下，变压器的原、副边 电流与匝数成反比。因此，通过改 变匝数比，也可以实现电流的变换 。
合理规划电源布局和电网结构 ，提高电力系统的稳定性和可
年物理一轮复习第11章交变电流传感器第2讲变压器电能的输送学案
第2讲变压器电能的输送知识点理想变压器Ⅱ1．构造：如图所示。
变压器主要由错误!闭合铁芯和错误!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,03初级线圈。
（2）副线圈：指与负载连接的线圈，也叫错误!次级线圈。
205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:错误!＝错误!,若n1>n2，为错误!降压变压器；若n1〈n2，为错误!升压变压器。
（3)电流关系：只有一个副线圈时，I1I2＝错误!错误!；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋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:可以把错误!高电压降为错误!低电压；②电流互感器：可以把错误!强电流降为错误!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＝I2R。
(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，可采用减小材料的错误!电阻率、增大导线的错误!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，必须提高错误!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＝PU＝错误!.②I＝错误!。
(3）电压损失①ΔU＝U－U′。
②ΔU＝错误!IR。
(4）功率损失①ΔP＝P－P′.②ΔP＝错误!I2R＝错误!错误!2R＝错误!。
一堵点疏通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。
（)4．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。
（)5．变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。
() 6．变压器副线圈中的电压由原线圈中的电压决定。
（）答案 1.×2。
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。
高三物理一轮复习优质学案2：10.2变压器、电能的输送
第2课时变压器、电能的输送『考纲解读』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． 『知识要点』一．理想变压器基本关系的应用 1．基本关系式 (1)功率关系：．(2)电压关系：只有一个副线圈时，；有多个副线圈时，U 1n 1＝. (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＝. 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． 二．理想变压器的动态分析常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况． 1．匝数比不变的情况(如图5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，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，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化． (3)I 2变化引起P 2变化，P 1＝P 2，故P 1发生变化．2．负载电阻不变的情况(如图6所示) (1)U 1不变，n 1n 2发生变化，故U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，故I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R ，P 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化．三．远距离输电问题 1．远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析． 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：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝(P 2U 2)2R 线． 当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1n 2.『随堂练习』1．(2014·四川卷)如图所示，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( )A ．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 2.(2014·安徽师大摸底)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则()A．流过电阻的最大电流是20 AB．与电阻并联的电压表的示数是141 VC．变压器的输入功率是2.2×103 WD．在交变电流变化的—个周期内，电阻产生的焦耳热是20 J3.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd，为了使电流表能正常工作，则()A．ab接MN、cd接PQ，I ab<I cdB．ab接MN、cd接PQ，I ab>I cdC．ab接PQ、cd接MN，I ab<I cdD．ab接PQ、cd接MN，I ab>I cd4．(2014·四川自贡一诊)如图所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压u＝311sin 100πt V．变压器右侧部分为一火警系统原理图．其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度升高而减小)，R1为一定值电阻．下列说法正确的是()A．当R2所在处出现火情时，电阻R1的功率变小B．当R2所在处出现火情时，电压表V2的示数变大C．当R2所在处出现火情时，电流表A的示数变小D ．电压表V 1示数为22 V5．(多选)(2014·怀化市高三模拟)如图是一个小型电风扇电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n ∶1，原线圈接电压为U 的交流电源，输出端接有一只电阻为R 的灯泡L 和风扇电动机D ，电动机线圈电阻为r .接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I ，则下列说法正确的是( )A ．风扇电动机D 两端的电压为IrB ．理想变压器的输入功率为UInC ．风扇电动机D 输出的机械功率为UIn－I 2rD ．若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为U R ＋rn 2Rr6．(多选)(2014·宁波市十校高三联考)图甲是小型交流发电机的示意图，两极M 、N 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A 为理想交流电流表，V 为理想交流电压表．内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P 上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R ，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是( )A ．电压表的示数为10 VB ．0.01 s 时发电机线圈平面与磁场方向平行C ．若P 的位置向上移动、R 的大小不变时，电流表读数将减小D ．若P 的位置不变、R 的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍『答案』1.『解析』整个远距离输电过程中，交流电的频率不变，由图乙可知，交流电的频率为50 Hz ，A 错误．发电机输出交流电的电压最大值为500 V ，B 错误．输电线的电流由用户端电流和降压变压器原、副线圈的匝数比共同决定，C 错误．当用户用电器的总电阻增大时，用户电流减小，输电线电流减小，输电线损失的功率减小，D 正确．『答案』D2.『解析』由变压器变压公式，副线圈输出电压U ＝100 V ，输出电流I ＝10 A ，由欧姆定律可得流过电阻的最大电流是I m ＝2I ＝10 2 A ，选项A 错误；由变压器变压公式，知与电阻并联的电压表的示数是100 V ，选项B 错误；变压器输出功率P ＝UI ＝100×10 W ＝1000 W ，则变压器的输入功率是1000 W ，选项C 错误；在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是Q ＝I 2RT ＝102×10×0.02 J ＝20 J ，选项D 正确．『答案』D3.『解析』为使电流表正常工作，电流表应接在电流较小一侧，由I 1I 2＝n 2n 1可知，匝数较多的cd 端应接PQ ，匝数少的ab 端接MN ，这样I ab >I cd ，选项B 正确．『答案』B4.『解析』根据题意，输入电压的有效值U 1＝220 V ，再根据电压比公式可知，副线圈的输出电压为U 2＝22 V ，因为输入电压决定输出电压，所以当R 2所在处出现火情时，副线圈电压不变，仍是22 V ，即电压表V 1示数仍是22 V ，选项D 正确；当R 2所在处出现火情时，R 2阻值随温度升高而减小，副线圈电路的总电阻减小，输出电流I 2增大，电阻R 1的功率P ＝I 22R 1变大，R 2两端的电压U 2＝U 1－I 2R 1变小，即电压表V 2的示数变小，输入电流I 1＝n 2n 1I 2＝0.1I 2变大，所以电流表A 的示数变大，选项A 、B 、C 错误． 『答案』D5.『解析』风扇正常运转，为非纯电阻电路，风扇电动机的两端电压U ′>Ir ，选项A 错．根据原副线圈匝数比等于电压比可得U U 2＝n ，副线圈电压U 2＝Un ，副线圈电流I 2＝I ＋I L ，根据电流与匝数成反比，可得原线圈电流I 1＝I 2n ，理想变压器输入功率等于UI 1＝UI 2n ，选项B 错．风扇电动机D 输出的机械功率为总功率减去热功率即U 2I －I 2r ＝UIn －I 2r ，选项C 对．若电风扇由于机械故障被卡住，则风扇变为纯电阻，此时副线圈电流I 2＝U 2R ＋U 2r ＝U r ＋RnrR，原线圈电流I 1＝I 2n ＝U r ＋Rn 2rR，选项D 对．『答案』CD6.『解析』由图乙知交流电电压峰值为10 2 V ，电压表显示的为有效值10 V ，A 正确；0.01 s 时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，故B 正确；若P 的位置向上移动，匝数比减小，副线圈电压增大，R 的大小不变时，电流表读数将增大，故C 错误；若P 的位置不变、R 的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍，电压增大为原来的2倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍，故D 正确．『答案』ABD。
2022届高三物理第一轮复习学案变压器电能的输送(新人教)
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Copyright 2003-2016 Aspose Pty Ltd.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=I2R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RLSρ=•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PIU=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，2PP RU=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P1=P2，P3=P4，P2=P损+P3②电压、电流关系331124221443U nU 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21n C.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 RU ==损.因输送功率一定，P 损跟输送电压的平方成反比；P U RU =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n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则()A.U1＞U2，P1＜P2B.P1=P2，I1＜I2C.I1＜I2，U1＞U2D.P1＞P2，I1＞I2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 nU n=，由题给条件n1>n2，得U1>U2.理想变压器不考虑能量损耗，则有P1=P2.由于题给变压器为单个副线圈的变压器，则I1U1=I2U2成立，所以I1<I2.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I1：I2=1：3,副线圈后面每灯的电流与其额定电流为2L1I:I,I I I3===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PIU=，输送的电功率P一定，采用高压输电，U大则I小，由P线=I2r，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n 1n2=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1002 VC.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD.变压器的输入功率是1×１０3 W解析:由图象可知U1=220 V，则2211n5U U220V100 Vn11==⨯=流过电阻电流2UI10 AR==，A错；电压表示数应为100V，B错；1分钟放出热量Q=I2Rt=102×10×60 J=6×104 J,C错；P出=U2I=100×10 W=1×103 W，所以P入=P出=1×103 W，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R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的.○V1和○V2为理想电压表，读数分别U1和U2；○V1、○V2和○V2为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是()A.U2变小、I3变小B.U2不变、I3变大C.I1变小、I2变小D.I1变大、I2变大解析:U2=211nU,nU1、n1、n2均不变，故U2不变，A错误；S断开，副线圈电路R总增大，则I2减小，UR1=I2R1减小，UR3必增大，333URIR=增大，B对；由2121nI In=知I1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=U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R=27.5 Ω的负载电阻.若U02V，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 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1102 W解析:因为U0=2202 V,则电压有效值U=220 V，由1122U nU n=得U2220 V4==55 V,A正确.因为ω=100πrad/s,则22T s0.02 s100ππωπ===，则B错误.负载R中电流12221I nU 5 VI5 2 AR27.5I n====Ω，由得I1=0.5 A，所以C正确.功率P=U1I1=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，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2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U1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U1不变，S由a切换到b，则I2减小C.保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大D.保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小解析：S由b切换到a时，副线圈匝数增多，则输出电压U2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I1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U2减小，I2减小，B对；P向上滑动时，R减小，I2增大，由电流与匝数的关系可知，I1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，n1减小U2↑，○V读数增大，副线圈电流22UIR=，原线圈电流I1↑，○A读数增大，故A错、当Q不变P上移时n1↑U2↓○V读数减小，I2↓I1↓B正确.当P不动时n1不变，由1122U nU n=知U2不变，○V读数不变，Q上移R↓I2↑I1↑○V读数增大，C对D错.答案:BCThis document was truncated here because it was created in the Evaluation Mode.。
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高考物理一轮复习
[小题快练]
理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值．( √ )
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．( ×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．
V
2 V
．副线圈两端接入耐压值为8 V的电容器能正常工作
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、)
的示数表示电流的瞬时值
：发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流
；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率等于发电机的路端电压U
机
I
，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3.
线
B．(n2
n1)
U2m
4r
D．4(n2
n1)
2(P
U m)
2r
．通过用电器的电流有效值是20 A
减小时，输电线损耗的功率也随着减小．发电机中的电流变化频率为100 Hz
中无感应电流
两端的电压为0
时，副线圈输出直流电压
、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小5 V
B．U2不变，U3变小
D．P2变大，P3变大
当用户消耗的电功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即
U2＝108 V
2sin (50πt) V
均正常发光
后，原线圈的输入功率增大
消耗的电功率为0.8 W
T＝0.02 s，故ω＝2π
T＝100π
项错误．断开S2后两灯泡串联，总电压仍为
U2
的示数为880 V
的示数为220 2 V
．原线圈输入功率为220 W
．原线圈中交变电压的频率为100 Hz
．电压表V2示数变大
．电流表A2示数变大
变压器的输入电压一定，则输出电压不变，电压表V1
．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比n1
n2＝
1
16
．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零
时，电压表示数为2n2U m n1
时，电压表示数为2n2U m 2n1
向下移动，变压器输入功率变大
＜I cd ＞I cd ＜I cd
．变压器的输入功率不变
．变压器的输入功率增大
的示数增大，电压表V1的示数增大
220 V
两点间电压瞬时值为110 V
．滑动变阻器滑片向上移，电压表的示数不变，电流表的示数减小
的示数之比为1∶2
．理想电压表原、副线圈的匝数之比为1∶2
100 rad/s
e＝62sin 102t V
转动时的电动势等于绕另一平行于P轴的Q轴转动时的电动势
1∶2
．如果发电机的输出功率为P，则P＝U1I1＝U2I2＝U4I4。