【名校资源共享】高考物理难点突破《解密12 交变电流》(解析版)

考点1 变压器

一、变压器

1．变压器的构造：原线圈、副线圈、铁芯

2．电路图中的符号

二、变压器的工作原理

在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫互感现象； 铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在铁芯内部，提高变压器的效率。 三、理想变压器原、副线圈基本关系的应用 1．基本关系 （1）P 入=P 出；

（2）

2

1

21n n U U =，有多个副线圈时，仍然成立， =…；

（3）

1

2

21n n I I =，电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用，有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系，n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…；

（4）原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同。

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。

3．两种特殊的变压器模型

（1）自耦变压器

高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器（又称调压器），它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压，也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用。

（2）互感器

电压互感器和电流互感器，比较如下：

4．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。

四、理想变压器的动态分析

1．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；

（2）分析该类问题的一般思维流程是：

2．常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 （1）匝数比不变的情况 ①U 1不变，根据

2

1

21n n U U =，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； ③I 2变化引起P 2变化，由P 1=P 2知P 1发生变化。 （2）负载电阻不变的情况 ①U 1不变，

2

1

n n 发生变化，U 2变化； ②R 不变，U 2变化，I 2发生变化；

③根据R

U P 22

2=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。

（2018·四川省成都市）如图甲，理想变压器的原、副线圈匝数比n 1:n 2=10:1，副线圈电路接有滑动变阻器R 和额定电压为12 V 、线圈电阻为2 Ω的电动机M 。原线圈输入的交流电压如图乙。闭合开关S ，电动机正常工作，电流表示数为1 A 。下列判断正确的是

A ．副线圈两端的电压有效值为V

B ．滑动变阻器尺的接入电阻为10Ω

C．电动机输出的机械功率为12 W

D．若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变小

【参考答案】B

【试题解析】变压器初级电压有效值为220 V，则副线圈两端的电压有效值为，选项A错误；滑动变阻器接入电阻为，选项B正确；电动机输出的机械功率为，选项C错误；若电动机突然卡住，次级电流将变大，次级消耗的功率变大，则原线圈输入功率将变大，选项D错误。

1．（2018·山东省济宁市）如图所示，理想变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡，其额定电压均为U，且三个灯泡均能正常发光。下列说法正确中的是

A．原、副线圈匝数比为3:1

B．原、副线圈匝数比为1:3

C．AB端的输入电压为3U

D．AB端的输入电压为4U

【答案】C

考点2远距离输电问题

一、远距离输电

1．输电过程（如图所示）

2．输送电流

（1）

P

I

U =；

（2）

U U

I

R

'

-=。

3．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=I2Rt。4．电压损失

（1）ΔU=U–U′；

（2）ΔU=IR。

5．功率损失

（1）ΔP=P–P′；

（2）ΔP=I2R=（P

U

）2R。

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

l

R

S

ρ

=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。

二、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（以下图为例）

（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 2=ΔU +U 3，I 2=I 3=I 线；

（3）输电电流：；

（4）输电线上损耗的电功率：P 损=I 线ΔU =I 线2

R 线=2

2

2)(

U P R 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21n

3．远距离输电问题的“三二一” （1）理清三个回路

（2）抓住两个联系

①理想的升压变压器联系了回路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

2121n n U U =，1

221n n

I I =，P 1=P 2； ②理想的降压变压器联系了回路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4343n n U U =，3

4

43n n I I =，P 3=P 4。 （3）掌握一个守恒 能量守恒关系式P 1=P 损+P 3