高考物理一轮复习专题十一交变电流考点2变压器电能的输送教案

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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。

高考物理一轮总复习专题11交变电流第2讲变压器电能的输送课件

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练 1 [对理想变压器中原、副线圈的关系的考查](多选)(2017 年成都期中)如图所示，一只理想变压器原线圈与频率为 50 Hz 的正弦交变电源相连，两个阻值均为 20 Ω 的电阻串联后接在副线圈的两端．图中的电流表、电压表均为理想交流电表，原、副线圈分别为 200 匝和 100 匝，电压表的示数为 5 V．则( )
一、变压器原理
1．工作原理：电磁感应的___互__感___(现hù象gǎ．n)
2．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：UU12＝___nn_12__，若 n1>n2，为___降__压___(变jià压nɡ器y；ā若) n1<n2，为__升__压____
变压器．
n2
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• 2．[对变压器基本(jīběn)关系式的考查]某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是 ()
• A．输出电压的最大值为36 V • B．原、副线圈中电流之比为55∶9 • C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 • D．交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz • 【答案】D
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
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【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＝UP，I 越小，那么 ΔU 越小．输电线路上损失的功率 ΔP＝I2R，当 P 一定时，I＝UP.所以 ΔP＝UP2R，即 ΔP 和 U 的平方成反比，跟 I 的平方成正比，故 A、 C 两项正确．
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• 思路剖析：(1)副线圈两端的电压U2与cd两端的电压Ucd是否相等？为什么？(2)当负载R变化(biànhuà)时，原线圈中的电流和电压是否发生变化(biànhuà)？为什么？

物理一轮复习第11章交变电流第2讲变压器电能的输送学案

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，也叫错误!初级线圈。

（2）副线圈:04次级线圈。

2．工作原理：电磁感应的错误!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,错误!＝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＝ρ错误!，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＝错误!＝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。

高三物理一轮复习第11章第2课时变压器电能的输送课件鲁科版

• (2)发电机的电动势多大？
• (3)输电线上损耗的电功率多大？
• (1)所有灯都正常工作的总功率
• 22×6×40W=5280W,
• 用电器总电流为
• I2′=
P2 5280A2,4A
• 输电线上U 的2电流22I10′=IR=I2=
=I 62 A,
• 降压变压器上：U2=4U2′=880V，4
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ΔΦ1=ΔΦ2
• 由此便可得理想变压器的电压变化规律为 • U 1 n.1 • 在U此2 基n础2 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”)，
于是有P1=P2 而P1=I1U1
输电线路损耗的功率为
P损 I2R52.632 6W16620W16.62kW
2改用高压输电后，输电线上的电流强度变为
P 20 103
I
A 4A
U 5000
用户端在变压器降压前获得的电压
U 1 U I R (5000 4 6)V 4976V
根据 U 1 n1 用户得到的电压为 U 2 n2
U2
n2 n1
U
1
1 4976V 22
2 2 6 .1 8V
•1、书籍是朋友,虽然没有热情,但是非常忠实。2022年3月4日星期五2022/3/42022/3/42022/3/4 •2、科学的灵感，决不是坐等可以等来的。如果说，科学上的发现有什么偶然的机遇的话，那么这种‘偶然的机遇’只能给那些学有素养的人，给那些善于独立思考的人，给那些具有锲而不舍的人。2022年3月2022/3/42022/3/42022/3/43/4/2022 •3、书籍—通过心灵观察世界的窗口.住宅里没有书,犹如房间里没有窗户。2022/3/42022/3/4March 4, 2022 •4、享受阅读快乐，提高生活质量。2022/3/42022/3/42022/3/42022/3/4

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交变电流传感器第讲变压器电能的输送学案

第2讲变压器、电能的输送一、理想变压器基本关系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、电磁感觉．3．基本关系式(1)功率关系：P入＝P出．(2)电压关系：U1n1＝U2n2.(3)电流关系：只有一个副线圈时I1I2＝n2n1.由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋U n I n.[深度思虑]请你依照以上解析总结理想变压器原、副线圈功率、电压和电流的决定关系．答案(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．二、远距离输电问题1．减少输电电能损失的两种方法(1)理论依照：P损＝I2R.(2)减小输电线的电阻：依照电阻定律R＝ρlS，要减小输电线的电阻R，在保证输电距离情况下，可采用减小资料的电阻率、增大导线的横截面积等方法．(3)减小输电导线中的电流：在输电功率必然的情况下，依照P＝UI，要减小电流，必定提高电压．2．远距离高压输电的几个基本关系(以图2为例)图2(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3.(2)电压、电流关系：U1U2＝n1n2＝I2I1，U3U4＝n3n4＝I4I3，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线．(3)输电电流：I线＝P2U2＝P3U3＝U2－U3R线.(4)输电线上耗费的电功率：P损＝I线ΔU＝I2线R线＝(P2U2)2R线．当输送功率一准时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上耗费的功率就减小到原来的1n2.[深度思虑]依照以上解析，请你总结输电线路功率损失的计算方法有哪些？答案(1)P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．(2)P损＝I2线R线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．(3)P损＝ΔU2R线，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．(4)P损＝ΔUI线，ΔU为输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流．1．判断以下说法可否正确．(1)变压器不仅能改变交变电流的电压，还能够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)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大．( √ )(4)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．( √ )(5)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．( × )2．(人教版选修3－2P44第2题改编)有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V ，这个电压是把380V 的电压降压后获取的．若是变压器的原线圈是1140匝，副线圈是( )A ．1081匝B ．1800匝C ．108匝D ．8010匝答案 C解析由题意知U 1＝380V ，U 2＝36V ，n 1＝1140 则U 1U 2＝n 1n 2得n 2＝U 2U 1n 1＝108. 3．(人教版选修3－2P44第5题改编)如图3所示的电路中，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地址滑动到另一地址，观察到电流表A 1的示数增大了0.2A ，电流表A 2的示数增大了0.8A ，则以下说法正确的选项是( )图3A ．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解析电压表V 1的示数和a 、b 间电压的有效值相同，滑片滑动时V 1示数不变，选项A 错误；电压表V 2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V 2示数不变，V 3示数为V 2示数减去R 0两端电压，两线圈中电流增大，易知R 0两端电压高升，故V 3示数减小，选项B 错误；理想变压器U 1I 1＝U 2I 2，则U 1ΔI 1＝U 2ΔI 2，ΔI 2＞ΔI 1，故U 2＜U 1，变压器为降压变压器，选项C 错误；因I 2增大，故知R 减小，变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动，选项D 正确．4．(人教版选修3－2P50第3题改编)从发电站输出的功率为220kW ，输电线的总电阻为0.05Ω，用110V 和11kV 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答案 A解析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，应选A.命题点一理想变压器基本关系和动向解析1．匝数比不变的情况(1)U 1不变，依照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(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)依照P2＝U22R，P2发生变化，再依照P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化．3．变压器动向问题的解析流程例1(2016·天津理综·5)如图4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．以下说法正确的选项是()图4A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1耗资的功率变大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A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大答案B解析当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1耗资的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误．例2(2016·全国Ⅰ卷·16)一含有理想变压器的电路如图5所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，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5A ．2B ．3C ．4D ．5答案 B解析开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1，经过R 2的电流I 2＝In 1n 2，副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2，由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋3I ；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比4I I 2′＝n 2n 1，经过R 2的电流I 2′＝4In 1n 2，副线圈的输出电压U 2′＝I 2′R 2＝4In 1n 2，由U 1′U 2′＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1′＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22，则U ＝U 1′＋4IR 1＝4I ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22＋12I ，联立解得n 1n 2＝3，选项B 正确．甲乙1．关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能够改变直流电压．(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能够改变交变电流的频率．(3)理想变压器自己不用耗能量．(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．2．变压器与电路动向解析相结合问题的解析方法(1)分清不变量和变量；(2)弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互限制关系；(3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行解析判断．1．如图6所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L＝6Ω，AB端电压u1＝122sin100πt(V)．以下说法正确的选项是()图6A．电流频率为100HzB.的读数为24VC.的读数为0.5AD．变压器输入功率为6W答案D解析由ω＝100π＝2πf得f＝50Hz，A错；由题知：U m1＝122V，则有效值U1＝U m12＝12V．由U1U2＝n1n2得U2＝6V，I2＝U2R L＝1A，B、C错；由能量守恒得P1＝P2＝U2I2＝6W，D对．2．一自耦变压器如图7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．经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U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N点的过程中()图7A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2高升C．U2<U1，U2降低D．U2<U1，U2高升答案C解析由U 1U 2＝n 1n 2，n 1>n 2知U 2<U 1；滑动触头从M 点顺时针旋转至N 点过程，n 2减小，则U 2降低，C 项正确．命题点二远距离输电问题解析思路及常有的“三个误区”1．解析思路：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”的序次一步一步进行解析．2．三个误区：(1)不能够正确地利用公式P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 计算输电线上的耗费功率以致错误；(2)不能够正确理解升压变压器的输出电压U 2、降压变压器的输入电压U 3和输电线上损失的电压ΔU 的关系以致错误，三者关系是U 2＝ΔU ＋U 3；(3)不能够正确理解升压变压器的输入功率P 1、降压变压器的输出功率P 4和输电线上损失的功率P 损的关系以致错误，三者关系是P 1＝P 损＋P 4.例3 (2015·福建理综·15)图8为远距离输电表示图，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( )图8A ．(n 1n 2)U 2m 4r B ．(n 2n 1)U 2m 4r C ．4(n 1n 2)2(P U m)2r D ．4(n 2n 1)2(P U m)2r 答案 C解析原线圈电压的有效值：U 1＝U m 2，依照U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝n 2n 1·U m 2，又由于是理想变压器，因此T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，因此输电线上的电流I ＝P U 2，输电线上损失的电功率为P ′＝I 22r ＝4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2，因此C 正确，A 、B 、D 错误．3．如图9所示为远距离输电表示图，发电机的输出电压U1及输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3.当用户耗资的功率增大时，以下表述正确的选项是()图9A．用户的总电阻增大B．用户获取的电压U4增大C．U1∶U2＝U4∶U3D．用户耗资的功率等于发电机的输出功率答案C解析当用户耗资的功率增大时，用电器增添，总电阻减小，降压变压器的输出电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，而发电机的输出电压U1不变，则U2不变，可知降压变压器的输入电压减小，因此用户获取的电压U4减小，选项A、B错误；由于原、副线圈的电压比等于匝数比，则U1U2＝n1 n2，U3 U4＝n3n4，由于n1∶n2＝n4∶n3，因此U1∶U2＝U4∶U3，选项C正确；用户耗资的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，选项D错误．4．(多项选择)如图10为远距离输电的表示图，若电厂输出电压u1＝2202·sin100πt(V)，则以下表述正确的选项是()图10A．U1＜U2，U3＞U4B．U1＝2202VC ．若U 2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的1100D ．用户获取的交变电流频率为25Hz答案 AC 解析远距离采用高压输电，尔后降压后再使用，因此A 正确；U 1为有效值，应该是220V ，因此B 错误；输电线上损失的功率为P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22R 线，因此C 正确；由交变电流的瞬市价表达式可得交变电流的频率为f ＝100π2πHz ＝50Hz ，因此D 错误．命题点三变压器与交变电路的综合问题例4 如图11所示为理想变压器，三个灯泡L 1、L 2、L 3都标有“4V,4W ”，灯泡L 4标有“4V,8W ”，若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2和ab 间输入电压为( )图11A ．2∶1,16VB ．2∶1,20VC ．1∶2,16VD ．1∶2,20V①理想变压器；②正常发光．答案 B解析由L 2、L 3并联后与L 4串通，灯泡正常发光可得U 2＝8V ，P 2＝16W ，依照输入功率等于输出功率有P 2＝U 2I 2＝U 1I 1，而I 1＝1A ，I 2＝2A ，因此U 1＝16V ，U ab ＝U 1＋U L1＝20V ，U 1U 2＝n 1n 2，故原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，只有选项B 正确．1．理顺交变电路中灯泡的串并联关系，结合闭合电路欧姆定律进行解析．2．熟练运用变压器的基本关系建立前后两个回路的联系．5．(多项选择)如图12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，两灯泡均能正确发光．以下说法正确的选项是( )图12A ．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，当U ＝10U 0时，因两灯泡均正常发光，故变压器原线圈的输入电压为U 1＝U －U 0＝9U 0，副线圈的输出电压U 2＝U 0.因U 1U 2＝n 1n 2，故n 1n 2＝91，选项A 正确，选项B 错误；由变压器电流关系I 1I 2＝n 2n 1得I 1I 2＝19，则此时a 、b 的电功率之比为P a P b ＝U 0I 1U 0I 2＝19，选项C 错误，选项D 正确．6．(多项选择)如图13，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n ∶1，原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R .当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升，以下判断正确的选项是( )图13A ．原线圈中的电流为InB ．电动机线圈耗资的功率为IUC ．电动机两端电压为IRD ．变压器的输入功率为IUn 答案 AD解析已知原线圈两端电压为U ，经过副线圈电流为I ，设经过原线圈电流为I 0，依照变压器电流比公式有I 0I ＝n 2n 1＝1n ，得I 0＝In ，则变压器的输入功率为P 0＝I 0U＝IU n ，应选项A 、D 正确；依照变压器电压比公式U 2U ＝n 2n 1＝1n ，电动机两端电压为U 2＝U n ，电动机的输入功率为P ＝IU 2＝IUn ，电动机线圈耗资的功率为I 2R ，应选项B 、C 错误.常有变压器原理及示例解析1．自耦变压器(如家用调压变压器)，铁芯上只有一个线圈，可升压，也可降压．如图14甲、乙所示．图142．互感器，分为电压互感器和电流互感器，比较以下：种类项目电压互感器电流互感器原线圈的连接并联在高压电路中，匝数多而细串通在待测高压电路中，匝数少而粗副线圈的连接连接电压表，匝数少而粗连接电流表，匝数多而细互感器的作用将高电压变成低电压将大电流变成小电流测量工具用电压表测低电压用电流表测小电流结合匝数比可计算出的结果高压电路的电压大电流电路的电流原理图典例1 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15所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V 的交流电源上．当变压器输出电压调到最大时，负载R 上的功率为2.0kW.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( )图15A ．380V 和5.3AB ．380V 和9.1AC ．240V 和5.3AD ．240V 和9.1A答案 B解析对理想变压器有U 2＝n 2n 1U 1＝380V ，由P 2＝I 2U 2得I 2＝P 2U 2＝2000380A ≈5.3A ．依照I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝19001100×5.3A ≈9.1A ，故只有选项B 正确．典例2 (多项选择)一般交流电流表和交流电压表不能够直接接在高压输电线路上测电流和电压，平时要经过互感器来连接，现在在图16高压电路输入端已接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为1∶200和200∶1，图中甲、乙表示电压表或电流表，已知电路中电压表的读数为11V ，电流表的读数为1A ，则( )图16A．甲电表是电压表，乙电表是电流表B．甲电表是电流表，乙电表是电压表C．图示高压输送电路输电线的总电阻是11ΩD．图示高压输送电路输入的总功率为440kW答案BD解析由题图可知：甲串通在电路中是电流表，乙并联在电路中是电压表，因此甲是电流表，乙是电压表，B正确，A错误；输电线只占部分电压，故不能够求解电阻，故C错误；甲互感器原、副线圈匝数比为1∶200，乙互感器原、副线圈匝数比为200∶1，由电压表的示数为11V，得原线圈的电压为2200V，由电流表的示数为1A，得原线圈的电流为200A，因此电线输送功率是P＝UI＝2200×200W＝4.4×105W，故D正确．典例3有一种调压变压器的构造如图17所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调治输出电压．图中为交流电流表，为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C、D 两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则以下说法正确的选项是()图17A．当R3不变，滑动触头P顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小B．当R3不变，滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小C．当P不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小D．当P不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变大答案A解析当R3不变，P顺时针转动时，n MN减小，由U CDU MN＝n CDn MN，知U MN减小，则电压表、电流表读数均减小，A 项正确，同理知B 项错误；当P 不动时，匝数n MN 不变，输出电压U MN 不变，滑动变阻器滑动触头向上滑动，R 3阻值变大，依照串反并同，得电压表示数变大，电流表示数变小，C 项错误，同理知D 项也错误．题组1 理想变压器基本关系和动向解析1．如图1甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10W 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，以下说法正确的选项是( )图1A ．变压器输入电压的瞬市价表达式为u ＝2202sinπt (V)B ．电压表的示数为220VC ．变压器原、副线圈的匝数比为11∶1D ．变压器的输入功率为110W 答案 C解析由题图乙可知ω＝2πT ＝100πrad/s ，则变压器输入电压的瞬市价表达式为u ＝2202sin100πt (V)，A 错误．小灯泡的额定功率P ＝10W ，由P ＝U 2R 可得小灯泡的额定电压U ＝20V ，小灯泡恰好正常发光，电压表的示数为20V ，B 错误．依照变压器变压比公式U 1∶U 2＝n 1∶n 2，可得n 1n 2＝22020＝111，C 正确．依照额定功率为10W 的小灯泡恰好正常发光，理想变压器的输入功率等于输出功率可知D 错误．2．(2016·四川理综·2)如图2所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，若是将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图2A ．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 ．经过原、副线圈电流的比值不变答案 B解析原、副线圈减少相同的匝数n 后，有n 1′n 2′＝n 1－n n 2－n ，能够得出，n 1n 2－n 1′n 2′＝n (n 2－n 1)n 2(n 2－n )<0，则说明n 1′n 2′的比值较大，由n 1′n 2′＝U 1U 2′＝I 2′I 1′知，选项C 、D 错误；由n 1n 2＝U 1U 2和n 1′n 2′＝U 1U 2′知，U 2′<U 2，再由P ＝U 2′2R 知，小灯泡变暗，选项A错误，B 正确．3．(多项选择)如图3所示，T 为理想变压器，原副线圈匝数比为5∶1.A 1、A 2为理想交流电流表，V 1、V 2为理想交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，原线圈两端电压u ＝2202sin314t V ，以下说法正确的选项是( )图3A ．当光照增强时，电压表V 1示数为442V 保持不变B ．当光照增强时，电压表V 2示数增大C ．经过电流表A 1的电流方向每秒变化100次D ．当光照增强时，电流表A 1、A 2示数同时变大答案 CD解析原线圈两端电压有效值为220V ，原副线圈匝数比为5∶1，因此副线圈的电压有效值为44V ，电压表V 1示数为44V 保持不变，与电阻的变化没关，因此A 错误；当光照增强时，R 3的电阻减小，总的电阻减小，因此电路的总电流要变大，R 1的电压变大，副线圈的总电压不变，因此电压表V 2示数变小，因此B 错误；交变电流的周期为T ＝2πω＝2π314＝150s ，因此经过电流表A 1的电流方向每秒变化100次，因此C 正确；当光照增强时，R 3的电阻减小，总的电阻减小，因此电路的总电流要变大，因此A 1、A 2的示数都要变大，故D 正确．题组2 远距离输电的问题4．(多项选择)如图4为某小型水电站的电能输送表示图，发电机经过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电．已知输电线的总电阻R ＝10Ω，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R 0＝11Ω.若T 1、T 2均为理想变压器，T 2的副线圈两端电压表达式为u ＝2202sin100πt (V)．以下说法正确的选项是( )图4A ．发电机中的电流变化频率为100HzB ．经过用电器的电流有效值为20AC ．升压变压器的输出功率为4650WD ．当用电器的电阻R 0减小时，发电机的输出功率减小答案 BC解析交变电流经过变压器，频率不变，则交变电流的频率f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50Hz ，故A 错误．经过用电器的电流有效值I ＝U R 0＝22022×11A ＝20A ，故B 正确．依照I 3I 4＝n 4n 3得，输电线上的电流I 3＝20×14A ＝5A ，则输电线上耗费的功率P 损＝I 23R ＝25×10W ＝250W ，降压变压器的输入功率P 3＝U 4I 4＝220×20W ＝4400W ，则升压变压器的输出功率P ＝P 3＋P 损＝4400W ＋250W ＝4650W ，故C 正确．当用电器的电阻R 0减小时，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，升压变压器原线圈中的电流变大，依照P＝UI知，发电机的输出功率增大，故D 错误．5．图5甲为远距离输电表示图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1，远距离输电线的总电阻为100Ω.若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750kW.以下说法中正确的有()图5A．用户端交流电的频率为100HzB．输电线中的电流为30AC．用户端电压为250VD．输电线路耗费功率为180kW答案B6．某村在距农村较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10Ω，赞同线路耗费的功率为输出功率的4%.(1)当村民和村办小企业需要220V电压时，求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的耗费)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，则村民和村办小企业获取的电压和功率各是多少？答案(1)1∶372∶11(2)320V5760W解析(1)建立如图甲所示的远距离输电模型由线路耗费的功率P线＝I2线R线和P线＝4%P出可得I线＝6A又P出＝U2I线，因此U2＝1500V则U 3＝U 2－I 线R 线＝1440V 由理想变压器规律可得 n 1n 2＝U 1U 2＝13，n 3n 4＝U 3U 4＝7211因此升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11. (2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图乙所示)．由P 出＝UI 线′可得I 线′＝18A因此线路耗费的功率P 线′＝I 线′2R 线＝182×10W ＝3240W 用户获取的电压U 用户＝U －I 线′R 线＝(500－18×10) V ＝320V用户获取的功率P 用户＝P 出－P 线′＝(9000－3240) W ＝5760W.7．某河的水流量为4m 3/s ，水流下落的高度差为5m ．现在利用河水来发电，设所用发电机的总效率为50%. (1)求发电机的输出功率．(2)设发电机的输出电压为350V ，在输送途中输电线的电阻为4Ω，耗费的功率为输出功率的5%，问在用户需用电压为220V 时，所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为多少？(g ＝9.8m/s 2) 答案 (1)9.8×104W (2)18 13311解析 (1)水推动发电机叶轮的功率P ＝mght ，又m ＝ρV因此P ＝ρVght ，发电机的输出功率为P 出＝50%P 解得P 出＝50%×1.0×103×4×9.8×5W ＝9.8×104W. (2)输电线上耗费的功率为P 损＝5%P 出＝5%×9.8×104W ＝4.9×103W 又P 损＝I 2r因此输电线中的电流I＝P损r＝4.9×1034A＝35A依照理想变压器的输入功率和输出功率相等可知，升压变压器副线圈两端的电压为U2＝P出I＝9.8×10435V＝2.8×103V因此升压变压器原、副线圈的匝数比为n1 n2＝U1U2＝3502.8×103＝18由于降压变压器原线圈两端的电压为U1′＝2.8×103V－35×4V＝2.66×103V 副线圈两端的电压为U2′＝220V因此降压变压器原、副线圈的匝数比为n1′n2′＝U1′U2′＝2660220＝13311.题组3变压器与交变电路的综合问题8．(多项选择)如图6所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝22∶1，原线圈接在电压的有效值为U0＝220V的正弦式交流电源上，副线圈连接理想电压表V、交流电流表A、理想二极管D和电容器C.则以下说法中正确的选项是()图6A．电压表的示数为10VB．电容器不断地充电和放电，所带电荷量不断变化C．牢固后电流表的读数为零D．牢固后电容器两极板间电势差向来为102V答案ACD解析依照理想变压器的变压规律U1U2＝n1n2可知，副线圈输出电压的有效值为10V，A项正确；由于二极管的单导游电性，故电容器在14周期内被充电达到最大值102V，牢固后电容器两极板间的电势差不变．B项错误、D项正确；牢固后，无电流经过二极管，电流表读数为零，C项正确．9．(多项选择)如图7甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表、电流表为理想电表．L1、L2、L3、L4为四只规格均为“220V,60W”的相同灯泡．若是副线圈电压按图乙所示规律变化，则以下说法正确的选项是()图7A．电压表的示数为660VB．电流表的示数为0.82AC．a、b两点的电压是1045VD．a、b两点的电压是1100V答案BC解析依照题图乙所示的副线圈电压图象，可知副线圈电压有效值为U2＝220V．由变压器变压公式可知，原线圈输入电压U1＝4U2＝4×220V＝880V，选项A错误．副线圈所接的每个灯泡中电流均为I＝PU＝60220A＝311A，电流表的示数为I2＝3I＝3×311A＝0.82A，选项B正确．由U1I1＝U2I2，解得原线圈中电流I1＝I24＝944A，灯泡电阻R＝U2P＝220260Ω＝24203Ω.与原线圈串通的灯泡两端电压为U灯＝I1R＝944×24203V＝165V，故a、b两点的电压是U灯＋U1＝165V＋880V＝1045V，选项C正确，D错误．10．(多项选择)如图8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈接交流电源和交流电压表、交流电流表，副线圈经过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接．已知原线圈两端的电压保持不变，副线圈上的电压按如图乙所示规律变化．现闭合开关S接通抽油烟机，以下说法正确的选项是()图8A．热水器两端电压的瞬市价表达式为u＝2202sin100πt VB．电压表示数为2200VC．电流表示数变大D．变压器的输入功率增大答案BCD解析图乙为副线圈上电压变化规律，而热水器上的电压要小于副线圈上的电压，选项A错误；由交变电流规律可知，副线圈上的电压的有效值为220V，由变压器变压关系可知，原线圈电压为2200V，选项B正确；闭合开关，副线圈输出功率增大，则原线圈输入功率增大，因此电流表示数增大，选项C、D正确．11．(多项选择)如图9，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈经过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串通后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无量大．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9A．U ab∶U cd＝n1∶n2B．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。

2020版高考物理一轮复习第11章第2节变压器电能的输送教学案新人教版

第2节变压器电能的输送知识点一| 理想变压器1．构造和原理 (1)构造(如图所示)变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。

(2)原理：电磁感应的互感现象。

2．基本关系(1)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2。

(2)功率关系：P 入＝P 出。

(3)电流关系：①只有一个副线圈时：I 1I 2＝n 2n 1。

②有多个副线圈时：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…＋n n I n 。

3．几种常见的变压器(1)自耦变压器——调压变压器。

(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：把高电压变成低电压。

电流互感器：把大电流变成小电流。

自耦变压器原理如图所示：若AX 为输入端，触头a 向上移动时，副线圈匝数N 2增加，输出电压升高。

[判断正误](1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率。

(2)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。

(3)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。

考法1 变压器的工作原理1．(2019·惠州模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝10∶1，a 、b 两点间的电压为u ＝220 2sin 100πt (V)，R 为可变电阻，P 为用铅锑合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断电流为2 A 。

为使保险丝不熔断，可变电阻R 连入电路的最小阻值应大于( )A ．11210Ω B ．1.1 Ω C ．11 Ω D ．11 2 ΩB [由a 、b 两点间的电压为u ＝2202sin 100πt (V)，可知变压器原线圈输入电压U 1＝220 V ，根据变压器变压公式可得变压器输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝22 V ，保险丝熔断电流为2 A ，原线圈中电流为I 1＝2 A 时，由U 1I 1＝U 2I 2可得副线圈中电流为I 2＝20 A ，此时保险丝会熔断。

为保证保险丝不熔断，由欧姆定律可得可变电阻R 连入电路的最小阻值应大于U 2I 2＝1.1 Ω，选项B 正确。

高考物理一轮复习第十一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 Ⅰ 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 ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫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。

2019版高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第2讲变压器电能的输送学案

解析对于理想变压器，原线圈电压决定副线圈电压，所以
V1、 V2 示数均不变， A、 B
项错误； A1、 A2 中电流与原、副线圈中电流相同，由 Δ I 1∶Δ I 2＝ n2∶n1，可知 n1＞ n2，为降
压变压器， C 项错误；副线圈所连接的电路电压不变，电流变大，则电阻变小，即滑动变阻
器沿 c→ d 的方向滑动， D 项正确。
U2
U3 U2 n2
n2
解析
开关分别闭合时，
n1I
1＝ n2I
2、 n1I
1′＝
n3I
3、 I
2＝
R、 I
3＝
、＝，联立得 R U3 n3
＝ n3
I1 2
n1 U1 2
n1 5
I 1′ ＝ 5， A 项对；由题知 n3＝ U3＝1，得 n2＝ 1，所以只闭合开关 S1 时，灯泡 L1 两端电压
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电压增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
解析本题考查变压器、远距离输电，意在考查考生的推理能力。设升压变压器的匝数
比为 N1，降压变压器的匝数比为 N2，发电厂输出电压为 U1，输出功率为 P1，则升压变压器的
P1
P21R
输出电压为 N1U1，输电线中的电流为 N1U1，输电线损耗的功率为 N21U21，降压变压器输出电压为
P1R N1 U1－ N1U1
，输电线上损耗Байду номын сангаас功率占总功率的比例为 N2
P1R N21U21，可见，当输出功率 P1 增大时，比例
增大，选项 C、 D 正确。
答案 CD

高考物理复习第十一章交变电流第二课时变压器电能的输送市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件

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2.[变压器规律应用](·福建厦门质检)如图为一个变压器实物图,依据其
铭牌上所提供信息,以下判断正确是( )
B
A.这是一个升压变压器
B.原线圈匝数比副线圈匝数多
C.当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时,
副线圈中电流比原线圈中电流小
D.导线粗是原线圈,细是副线圈
解析:依据铭牌上所提供信息可知,变压器输入电压为220 V,输出电压为 12 V,该变压器为降压变压器,故选项A错误,B正确;由理想变压器输出功率等于输入功率,且原线圈电压大于副线圈电压,故副线圈接负载时,副线圈中电流比原线圈中电流大,选项C错误;因为副线圈电流较大,为了减小实际变压器导线电阻发烧损耗,电流大线圈导线较粗,则导线粗应是副线圈,选项D错误.
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2. 导学号 00622756 [匝数改变和负载电阻改变](·重庆南开中学二模)(多项选择)如图所表示,理想变压器原线圈接一正弦式交变电流,交变电流电压有效值恒定不变.则以下说法中正确是(BC ) A.只将S1从2拨向1时,电流表示数变小 B.只将S2从4拨向3时,电流表示数变小 C.只将S3从闭合变为断开,电阻R2两端电压不变 D.只将变阻器R3滑动触头上移,变压器输入功率增大
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即时巩固
1.[变压器相关规律](·山东潍坊质检)理想变压器在正常工作时,原、副线圈中不一样物理量是( ) D A.每匝线圈中磁通量改变率 B.交变电流频率 C.原线圈输入功率和副线圈输出功率 D.原线圈感应电动势和副线圈感应电动势
解析:依据变压器工作原理,穿过原、副线圈每匝磁通量及其改变率是相同,故A不符合题意;交变电流频率保持不变,B不符合题意;理想变压器无功率损失,C不符合题意;而E=n 与n成正比,变压器原、副线圈匝数不一样,故感应电动势不一样,所以D符合题意. t

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。

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作用和原理，知道变压器在电力系统中的重要性。

2. 使学生掌握电能的输送过程，了解电能输送中的损耗和提高输送效率的方法。

3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

二、教学内容：1. 变压器的作用和原理2. 变压器的构造和分类3. 电能的输送过程4. 电能输送中的损耗5. 提高电能输送效率的方法三、教学重点与难点：1. 教学重点：变压器的作用和原理，电能的输送过程，提高电能输送效率的方法。

2. 教学难点：变压器的构造和分类，电能输送中的损耗。

四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解变压器的作用、原理、构造和分类，以及电能的输送过程、损耗和提高输送效率的方法。

2. 利用多媒体演示变压器的原理和构造，以及电能输送的过程。

3. 开展小组讨论，分析电能输送中的损耗和提高输送效率的途径。

五、教学过程：1. 引入新课：通过讲解变压器在电力系统中的重要性，引出本节课的主题——2. 讲解变压器的作用和原理：讲解变压器的作用，介绍变压器的原理，解释变压器如何实现电压的升降。

3. 讲解变压器的构造和分类：讲解变压器的构造，包括铁芯、线圈等部分，介绍变压器的分类，如交流变压器、直流变压器等。

4. 讲解电能的输送过程：讲解电能是如何从发电厂输送到用户的，包括输电线路、变电站等环节。

5. 讲解电能输送中的损耗：介绍电能在输送过程中的损耗，如电阻损耗、感抗损耗等，分析损耗的原因。

6. 讲解提高电能输送效率的方法：介绍提高电能输送效率的方法，如增大输电线路的截面积、采用高效变压器等。

7. 小组讨论：让学生分组讨论电能输送中的损耗和提高输送效率的途径，分享讨论成果。

8. 总结与布置作业：总结本节课的主要内容，布置相关作业，巩固所学知识。

六、教学评估：1. 课堂问答：通过提问的方式，检查学生对变压器作用和原理的理解程度。

2. 小组讨论：评估学生在小组讨论中的表现，了解他们对电能输送过程和损耗的认识。

高考物理第一轮复习教案第11章《交变电流》3变压器、电能输送

11.3 变压器、电能输送知识目标一、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）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．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．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U1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：，忽略原、副线圈内阻，有U1＝E1，U2＝E2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，于是又有由此便可得理想变压器的电压变化规律为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P1=P2而P1=I1U1P2=I2U2于是又得理想变压器的电流变化规律为由此可见：（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．3、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，都有电压和匝数成正比。

②P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所有输出功率之和。

（2）原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等．（3）原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样（4）公式，中，原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值．（5）需要特别引起注意的是：①只有当变压器只有一个副线圈工作时．．．．．．．．．．，才有：②变压器的输入功率由输出功率决定．．．．．．．．．．．，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。

高三物理第一轮复习教案11——交变电流

交变电流知识网络:单元切块：按照考纲的要求，本章内容可以分成两部分，即：交变电流；变压器、电能的输送。

其中重点是交变电流的规律和变压器，交流电路的分析和计算是复习的难点。

交变电流教学目标：1 •掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达,2 •理解最大值与有效值，周期与频率；3. 知道电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗教学重点：交流的基本概念教学难点：交流电路的分析与计算教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、交变电流的产生1. 正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生.如图所示.设矩形线圈abed 以角速度宀绕oo'轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动.此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零.经过时间t 线圈转过3t 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于31 ,设ab 边的长度为I , bd 边的长度为I'，线圈中感应电动势为 e 2BI -si nt2当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线圈转过T/4时间，w t= n /2 , ab 边和ed 边都垂直切割磁感线，sin 31 =1 ,线圈中感应电动势最大，用E m 来表示，E m =BS 3 .则e =E m sin 3 t由上式知，在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的.e E根据闭合电路欧姆定律：i - msi nt ，令I m R R则i=I m sin 31路端电压 u=iR=l m Rsin 3 t ，令 U m =|m R ,贝yu=U m sin 31如果线圈从如图所示位置开始转动，电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化2. 中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面.应注意：①中性面在垂直于磁场位置. ②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大. ③ 线圈平面通过中性面时感应电动势为零.④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向e=E m cos 31i=I m cos 3 t u=U m CoS 3 t改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次.3•正弦交流电的图象矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动，线圈里产生正弦交流电.当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在怔(0, T/4)时间内，线圈中感应电动势从0达到最大值E m.在t三(T/4, T/2)时间内，线圈中感应电动势从最大值E m减小到0.在t-(T/2, 3T/4)时间内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-E m.在tw ( 3T/4, T) 时间内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-E m减小到0.厂、■|■■■■ 4 * *f i \ i i .m 叫/丁J o •L-、描述交变电流的物理量! m 722^337^r r o■Er774叱呼11、瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为: e m sin t, i I m sin t .应当注意必须从中性面开始。