理想变压器基本关系的应用
新教材人教版高中物理 精品资料第2讲 变压器 电能的输送
第2讲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U1U2＝n1n2，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)互感器电压互感器(n1＞n2)：把高电压变成低电压，如图丙所示。
电流互感器(n1＜n2)：把大电流变成小电流，如图丁所示。
二、电能的输送如图3所示。
图31．输电电流：I＝PU＝P′U′＝U－U′R。
2．电压损失(1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝IR 3．功率损失(1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝I2R＝(P U) 2R4．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＝ρlS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。
【自测采用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 kV B．110 kVC．440 kV D．880 kV答案 C解析设输送功率为P，则有P＝UI，其中U为输电电压，I为输电电流。
11.2 变压器、电能的输送(A)
11.2 变压器、电能的输送概念梳理：一、理想变压器1． 工作原理：互感现象． 2． 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＋…. 3． 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.4． 理想变压器的理解(1)没有能量损失；(2)没有磁通量损失． 【注意】(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． 二、远距离输电1．输电过程(如图所示) 2．输送电流(1)I ＝PU ；(2)I ＝U －U ′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 ＝I 2Rt . 4．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR . 5． 功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝(PU)2R6． 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．考点一 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)U 1U 2＝n 1n 2，有多个副线圈时，仍然成立． (3)I 1I 2＝n 2n 1，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．(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．【例1】如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 000·2sin 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R L 供电，该电器正常工作．由此可知( C )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【练习】如图所示，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( D ) A ．120 V, 0.10 A B ．240 V, 0.025 A C ．120 V, 0.05 AD ．240 V , 0.05 A【练习】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U2和I 1分别约为( B ) A ．380 V 和5.3 A B ．380 V 和9.1 A C ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A考点二理想变压器的动态分析【例1】如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sin ωt，副线圈电路中R0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U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是(C)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变小、I1变小【练习】如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表V2.下列说法中正确的是(B)A．若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小B．若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C．若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小D．若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大【练习】如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1 100匝，副线圈的匝数n2＝110匝，R0、R1、R2均为定值电阻，且R0＝R1＝R2，电流表、电压表均为理想电表．原线圈接u＝2202 sin(314t) (V)的交流电源．起初开关S处于断开状态．下列说法中正确的是(BCD)A．电压表示数为22 VB．当开关S闭合后，电压表示数变小C．当开关S闭合后，电流表示数变大D．当开关S闭合后，变压器的输出功率增大考点三远距离输电问题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 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.【例1】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( D )A.PR kU ，1nB ．(P kU )2R ，1nC.PR kU ，1n2D ．(P kU )2R ，1n2【练习】某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是 3×106 kW ，现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( B ) A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻课后练习一．选择题1．[双]关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( BC ) A ．通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C ．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈2．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220V ，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 ) 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 A3．[双]如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.20 A．下列判断中正确的是(BC )A．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C．电流表A2的示数为1.0 AD．电流表A2的示数为0.4 A4．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1＝1 000匝，副线圈匝数n2＝200匝，交流电源的电动势e＝311sin 100πt V(不考虑其内阻)，电阻R＝88 Ω，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则(D)A．电压表的示数为62.2 VB．电流表的示数为2.5 AC．通过R的电流最大值为0.5 AD．变压器的输入电功率为22 W5．[双]如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R＝22 Ω，各电表均为理想电表，副线圈输出电压的变化规律如图乙所示．下列说法正确的是(BD)甲乙A．输入电压的频率为100 Hz B．电压表的示数为220 VC．电流表的示数为1 A D．电阻R消耗的电功率是22 W6．[双]如图甲所示，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的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则(AC)A．变压器的输入电压最大值是220 2 VB．正弦交变电流的周期是1×10－3 sC．变压器的输入功率是1×103 WD．电压表的示数是100 2 V7．[双]如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( AD )A ．若电压表读数为6 V ，则输入电压的最大值为24 2 VB ．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C ．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D ．若保持负载电阻阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍 8．[双]图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变 电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( BC )A ．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于52V C ．实现点火的条件是n 2n 1>1 000D ．实现点火的条件是n 2n 1<1 0009．如图所示，接在照明电路中的自耦变压器的副线圈上通过输电线接有三个灯泡L 1、L 2和L 3，输电线的等效电阻为R .当滑动触头P 向上移动一段距离后，下列说法正确的是( D ) A ．等效电阻R 上消耗的功率变大B ．三个灯泡都变亮C ．原线圈两端的输入电压减小D ．原线圈中电流表示数减小10．[双]如图所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如图所示电路，开关S 原 来闭合，且R 1＝R 2.现将S 断开，那么交流电压表的示数U 、交流电流表的示数I 、电阻R 1上的功率P 1及该变压器原线圈的输入功率P 的变化情况正确的是( AD )A ．U 增大B ．I 增大C ．P 1减小D ．P 减小11．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图甲所示．线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图甲中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．现在CD两端输入图乙所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么(D)A．由乙图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u＝362sin 100t(V)B．当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小12．[双]为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是(BD)甲乙A．u2＝1902sin (50πt) VB．u2＝1902sin (100πt) VC．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移D．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移13．[双]如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别是n1、n2，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，副线圈接定值电阻R，其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压．当单刀双掷开关由a拨向b后，下列说法正确的是(BD)甲乙A．副线圈输出电压的频率变小B．B．电压表的示数变大C．电流表的示数变小D．原线圈的输入功率变大14．[双]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( AC ) A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B ．输电的电压越高，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15．[双]在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为l ，输电线损失的电功率为P ′，用户得到的电功率为P 用，则下列关系式中正确的是( BD ) A ．P ′＝U 2SρlB ．P ′＝P 2ρlU 2SC ．P 用＝P －U 2SρlD ．P 用＝P (1－PρlU 2S)16．[双]某小型水电站的电能输送示意图如图11甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙．输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( AD )A ．乙图中电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt VB ．乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V ，所以n 1n 2＝n 4n 3C ．通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率。
变压器规律汇总
变压器规律汇总(较全、附答案)考点一理想变压器的工作原理和基本关系变压器基本规律应用1、(2017·北京高考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220sin100πt(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 WB.电流表的读数为1 AC.电压表的读数为110 VD.副线圈输出交流电的周期为50 s【通型通法】1.题型特征：理想变压器。
2.思维导引：【解析】选B。
原线圈接在u=220sin100πt(V)的交流电源上，所以原线圈电压的有效值为U1=220 V，由变压器的电压关系=，可得副线圈电压为U2=110 V，电压表的示数为交流电的有效值110 V，C选项错误；副线圈的电流为I2==2 A，由变压器的电流关系=，可得通过原线圈的电流为1 A，B选项正确；原线圈的输入功率为P=U1I1=220 W，A选项错误；交流电的周期为T==0.02 s，D选项错误。
2、理想变压器与电阻R及交流电流表A、电压表V按图示方式连接,已知变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1,电阻R=11 Ω,原线圈两端输入电压U随时间变化的图象如图所示,下列说法中正确的是( )A.V表的读数为220 VB.通过R的电流为2 AC.A表的读数为2 AD.变压器的输入功率为40 W【解析】选B。
由原线圈两端输入电压U随时间变化的图象可知,U1=220 V,T= 0.02 s,根据原副线圈的电压比等于匝数之比,可知U2=U1=22 V,所以电压表的示数为22 V,故A错误;根据欧姆定律得:I2==2 A,故B正确,根据原副线圈的电流与匝数成反比,则I1=I2=×2 A=0.2 A,故A表的读数为0.2 A,故C错误;副线圈功率P2=I2U2=44 W,所以变压器的输入功率P1=P2=44 W,故D错误。
高中物理理想变压器的基本规律及各个物理量的决定关系
高中物理理想变压器的基本规律及各个物理量的决定关系二、各个物理量的决定关系1、由，可知U1决定U2，即原线圈两端的电压决定副线圈两端的电压；2、由，可知I2决定I1，即副线圈中的电流决定原线圈中的电流；3、由P入=P出可知，P出决定P入，即副线圈中的功率决定原线圈中的功率，且功率按需分配.三、典型问题和方法1、理想变压器基本公式的应用例1、如图1所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器. 若已知甲的变压比为500：1，乙的变流比为200：1，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为5A，则输电线的输送功率为（）A.B.C.D.分析：理想变压器是利用互感的原理工作的，只能改变交变电流的电压和电流。
且遵循如下规律：电压与匝数成正比，即；当原、副线圈“一一对应”时，有解析：根据理想变压器的原、副线圈电压比可知，输电线上的电压. 再根据理想变压器的原、副线圈电流比可知，输电线上的电流. 由功率公式得. 故选项D正确.2、多个副线圈的变压器问题例2、如图2所示，理想变压器的原线圈匝数n1=1000匝，副线圈有两个线圈，匝数分别为n2=500匝，n3=200匝，并分别接一个阻值为R=55Ω的电阻，在原线圈1两端接U1=220V的交流电压时，求：（1）两副线圈输出的电功率之比= ；（2）原线圈中的电流I1= A.分析：对于两个以上的副线圈的理想变压器，电压与匝数成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立. 但在任何情况下电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出求解.对于理想变压器，已知n1、n2、n3以及U1可由，分别求出U2和U3. 再根据，求出. 又依据欧姆定律可求出I2和I3，最后由，可求得I1。
解析：（1）对两个副线圈有所以，又，所以.（2）根据欧姆定律得对于有多个副线圈的理想变压器有解得3、理想变压器的动态分析例3、供电系统由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图3所示，图中R0表示输电线的电阻. 滑动触头P置于a处时，用电器恰好正常工作. 在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则（）A. 当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向上滑动B. 当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向下滑动C. 如果电压表V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向上滑D. 如果电压表V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向下滑分析：理想变压器动态分析大致有两类情形：（1）负载不变，原、副线圈的电压U1、U2，电流I1、I2，功率P入、P出随匝数比变化而变化；（2）匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化.共同策略：①根据题意弄清变量和不变量；②弄清变压器动态变化的决定关系.分析时，关键是看到理想变压器变化的本质：（1）当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值时，意味着U1变小；（2）如果U1不变，当用电器增加时，实质就是负载电阻减小.解析：当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，由可知，当U1变小，n2应变大，则选项A正确；如果电压表V1示数保持正常值不变，由可知，当U1不变，假设n2保持不变，那么当用电器增加时，副线圈中的总电阻将减小，则副线圈中的电流增大，而R0分担的电压将增大，用电器上分得的电压必然减小. 所以，为了确保用电器正常工作，滑动触头P应向上滑，则选项C正确.本题正确选项为AC.-。
电路原理 理想变压器原边化副边
电路原理理想变压器原边化副边
（实用版）
目录
1.理想变压器的概念
2.理想变压器的原边化副边
3.理想变压器的电压和电流关系
4.理想变压器的应用
正文
一、理想变压器的概念
理想变压器是指没有电功损失的变压器，即输入功率等于输出功率。
在处理理想变压器的题目时，需要分清变化物理量之间的决定关系：输入电压决定输出电压（电压比等于线圈的匝数比）；输出功率决定输入功率（当只有一个副线圈有输出功率时，才满足电流比等于线圈匝数的反比）；输出电流决定输入电流，其具体关系根据功率寻找等式。
二、理想变压器的原边化副边
在理想变压器中，原边和副边的电压、电流关系是非常重要的。
原边化副边的意思是，将原边的电压、电流转化为副边的电压、电流。
例如，当输入电压减为原来的 1/4 时，输出电压也减为原来的 1/4，根据功率公式 pu 平方/r，则电阻不变。
三、理想变压器的电压和电流关系
理想变压器的电压和电流关系可以通过以下公式表示：
1.输入电压/输出电压 = 输入匝数/输出匝数
2.输入电流/输出电流 = 输出匝数/输入匝数（当只有一个副线圈有输出功率时）
通过这两个公式，我们可以计算出理想变压器中的电压和电流关系。
四、理想变压器的应用
理想变压器在实际应用中并不存在，但是它是我们理解变压器原理的重要模型。
在实际变压器中，由于存在电阻、电感等因素，电能会有一定的损失。
但是，当我们需要分析变压器的电压、电流关系时，理想变压器模型可以帮助我们简化问题，更容易地理解和计算。
总之，理想变压器是一种没有电功损失的变压器，它有助于我们理解变压器的原理和电压、电流关系。
一、理想变压器的基本关系
1．如图所示，理想变压器原线圈连接的交流电源电压佾定，电表对电路的影响不计，其中 R2 为用 NTC 半导体热敏材料制成的传感器．当 R2 所在处出现火情时，各个交流 电表示数的变化情况是( )
A． I1 变大，U 变大
B． I1 变大，U 不变
C． I2 变小，U 变小
D． I2 变大，U 不变
2．如图所示，变压器输入的交变电压
6．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，变压器原、副线圈的匝数比为 ，其中接在原、
副线圈中的三个灯泡 、 、 完全相同，灯泡的额定电压为 ，额定功率为 。通过调节滑动变阻器，恰好
可以使 、 两个灯泡正常发光，则下列说法正确的是（ ） A． 交流电源的电压为 1.5U
B． 滑动变阻器此时接入电路的阻值为 U 2 P
正确；单刀双掷开关与 a 连接，在滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的
总电阻变大，由于副线圈输出电压 U2 是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压表 V1 示数变大，故 C 正确；当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，理想变压器原、副线圈的匝数比变为 5∶1，副线圈输出电压 U2 变 大，电流表和电压表 V1 的示数均变大，故 D 错误． 【跟踪短训】
数比为（
）
A． 20:1 B． 10 2 ：1
【典例 2】【答案】C
C． 10:1
D． 1:10
1
二、理想变压器的动态分析 1．匝数比不变的情况(如图所示) (1)U1 不变，根据UU12＝nn12，输入电压 U1 决定输出电压 U2，可以得出 不论负载电阻 R 如何变化，U2 不变． (2)当负载电阻发生变化时，I2 变化，根据输出电流 I2 决定输入 电流 I1，可以判断 I1 的变化． (3)I2 变化引起 P2 变化，根据 P1＝P2，可以判断 P1 的变化．
2018届二轮 复习 交变电流 学案
交变电流【基础知识梳理】一、正弦式交变电流的产生及变化规律 1．交变电流的产生(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直磁场方向的轴匀速转动。
(2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。
②线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。
(4)交变电动势的最大值E m ＝nBS ω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。
2．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) tttt3.周期和频率(1)周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒(s)。
公式表达式为T ＝2πω。
(2)频率f ：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T。
二、交变电流“四值”1．正弦交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值： (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。
(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。
(3)有效值：①定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫作这一交流的有效值。
②有效值和峰值的关系：E ＝E m2，U ＝U m2，I ＝I m2。
(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。
三、理想变压器及基本关系的应用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。
选修3-2 第十章 交变电流 传感器(高考物理复习)
第十章 交变电流 传感器第一单元 交变电流的产生和描述,交变电流、交变电流的图象 Ⅰ(考纲要求)1.交变电流(1)定义： 和 都随时间做周期性变化的电流．(2)图象：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图(a)所示．2．正弦交流电的产生和图象 (1)中性面①中性面：与磁场方向 的平面． ②中性面与峰值面的比较(2)产生：在匀强磁场里，线圈绕 方向的轴匀速转动．(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置时开始计时，其图象为正弦曲线．如图(a)(e)、(f)所示．正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 Ⅰ (考纲要求)1.周期和频率(1)周期(T )：交变电流完成 变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝2πω. (2)频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的 ．单位是赫兹(Hz). (3)周期和频率的关系：T ＝ 或f ＝ ．2.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势e 随时间变化的规律：e ＝ ．(2)负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝ ．(3)电流i 随时间变化的规律：i ＝ ．其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝ . 3.交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数.(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值.(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E ＝ ，U ＝ ，I ＝ ．一、基础自测1.图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动，能产生正弦式交变电流的是( ).2.如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，在t ＝π2ω时刻( ).A.线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力为零D.穿过线圈磁通量的变化率最大 3.如图所示，矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是( ).A.因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零B.线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大C.线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大D.若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍4.某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是( ).5. (2012·扬州模拟)一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( ).A.该交变电流的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin 25t (V)B.该交变电流的频率为25 HzC.该交变电流的电压的有效值为100 VD.若将该交流电压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W6.(2012·广东江门市模拟)风速仪的简易装置如图甲在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速的变化而变化．风速为v 1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙；若风速变为v 2，且v 2>v 1，则感应电流的峰值I m 和周期T 的变化情况是( )A.I m 变大，T 变小B.I m 变大，T 不变C.I m 变小，T 变小D.I m 不变，T 变大二、高考体验1．(2010·广东理综，19) 右上图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )．A ．周期是0.01 sB ．最大值是311 VC ．有效值是220 VD ．表达式为u ＝220sin 100πt (V)2．(2011·安徽卷，19)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B .电阻为R 、半径为L 、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O 轴以角速度ω匀速转动(O 轴位于磁场边界)．则线框内产生的感应电流的有效值为( )．A.BL 2ω2RB.2BL 2ω2RC.2BL 2ω4RD.BL 2ω4R3．(2011·天津卷，4)在匀强磁场中，一矩形金属框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则( )．A ．t ＝0.005 s 时线框的磁通量变化率为零B ．t ＝0.01 s 时线框平面与中性面重合C ．线框产生的交变电动势有效值为311 VD ．线框产生的交变电动势频率为100 Hz 4．(2011·四川卷，20)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ，那么( )．A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πT t第二单元 变压器 电能的输送,理想变压器 Ⅰ(考纲要求)1．构造如图所示，变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的． (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫 线圈． (2)副线圈：与 连接的线圈，也叫 线圈． 2．原理：电流磁效应、 ． 3．基本关系式(1)功率关系： ＝ ．(2)电压关系： ＝ ；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＝ ＋ ＋…＋ ． 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Ｗ.电流互感器：用来把大电流变成小电流Ｗ.远距离输电 Ⅰ(考纲要求)1.输电过程(如右下图所示)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 ＝ ．3.电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝4.功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝ ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 5.输送电流(1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U ′R. 说明：对理想变压器的理解(1)理想变压器：①没有能量损失②没有磁通量损失(2)基本量的制约关系一、基础自测1.一输入电压为220 V ，输出电压为36 V 的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图，然后将原线圈接到220 V 交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V ．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( ).A.1 100，360 B ．1 100，180 C.2 200，180 D ．2 200，3602.一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈两端输入u 1＝2202sin 314t (V)的交变电压时，下列说法正确的是( ). A.副线圈两端电压为12 2 V B.副线圈接一10 Ω电阻时，原线圈中的电流为1 A C.副线圈接一10 Ω电阻时，原线圈中输入功率为10 W D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是220 2 V3.(2012·江西重点中学联考)照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时( ). A.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低 B.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C.总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D.供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小 4.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L 1、L 2和L 3，输电线的等效电阻为R ，原线圈接有一个理想的电流表，交流电源的电压大小不变．开始时开关S 接通，当S 断开时，以下说法正确的是( ).A.原线圈两端P 、Q 间的输入电压减小B.等效电阻R 上消耗的功率变大C.原线圈中电流表示数变小D.灯泡L 1和L 2变亮 5.(2010·福建理综)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( ). A.P 4 B.P2 C ．2P D ．4P 二、高考体验（一）理想变压器基本关系的应用(高频考查)1.(2011·浙江卷，16)如右上图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n 1＝800和n 2＝200的两个线圈，上线圈两端与u ＝51sin 314t V 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )． A ．2.0 V B ．9.0 V C ．12.7 V D ．144.0 V 2．(2011·广东卷，19)图(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R ＝55 Ω，○A 、○V 为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V ，下列表述正确的是( )．A ．电流表的示数为2 AB ．原、副线圈匝数比为1∶2C ．电压表的示数为电压的有效值D ．原线圈中交变电压的频率为100 Hz3．(2011·山东卷，10)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图，保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压，某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示，以下正确的是( )．A ．u 1＝1902sin (50πt ) VB ．u 2＝1902sin (100πt ) VC ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移4．(2011·海南卷，11)如图，理想变压器原线圈与一10 V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a 和b.小灯泡a 的额定功率为0.3 W ，正常发光时电阻为30 Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A ，可计算出原、副线圈的匝数比为________，流过灯泡b 的电流为________A. （二）理想变压器的动态分解(中频考查)5．(2010·天津理综，7)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，电路中分别接了理想交流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S 闭合后( )． A ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值不变 B ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变大 C ．V 2示数变小，V 1与V 2示数的比值变大 D ．V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变 6．(2011·福建卷，15)图10220甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1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 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )．A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (50πt ) VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W 三、远距离输电(中频考查) 7．(2009·山东，19)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )．A.n 2n 1>n 3n 4 B. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 C.n 2n 1<n 3n 4D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 8．(2010·江苏单科，7)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )．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第三单元 实验十一 传感器的简单应用 ,热敏电阻传感器【例1】 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V 、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 k Ω)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．(1)在图(a)中画出实验电路图．(2)根据电路图，在图(b)所示的实物图上连线． (3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．,光敏电阻传感器【例2】 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R P 在不同照度下的阻值如下表：(1)根据表中数据，请在图给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．(2)如右上图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V 时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路．给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx 时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下： 光敏电阻R P (符号，阻值见上表) 直流电源E (电动势3 V ，内阻不计)；定值电阻：R 1＝10 k Ω，R 2＝20 k Ω，R 3＝40 k Ω(限选其中之一并在图中标出)；开关S 及导线若干．【例3】 一中学生为发射的“神舟七号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化为如图所示．连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动触头连接，该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值．关于这个装置在“神舟七号”载人飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的是( )．A.飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数仍为正B.飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数为负C.飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零D.飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速度大小应约为9.8 m/s 2【例4】 如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置．由以上信息可知( )． A ．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B ．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C ．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D ．如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作 自我检测1．(2011·江苏卷)美国科学家Willard S ．Boyle 与George E ．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD 是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )．A ．发光二极管B ．热敏电阻C ．霍尔元件D ．干电池2．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨说法中，错误的是()．A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用3.如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()．A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C．半导体材料温度升高时，导电性能变差D．半导体材料温度升高时，导电性能变好4.如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是________，发生这一现象的主要原因是________(填字母代号)．A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化5．(2010·全国高考Ⅱ)如图所示，一热敏电阻R T放在控温容器M内；○A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下R T的阻值．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空：a．依照实验原理电路图连线．b．调节控温容器M内的温度，使得R T的温度为95 ℃.c．把电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录______．e．将R T的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________．f．温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝________．g．逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e、f.6．(2011·嘉兴模拟)一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ，当供电电压等于24 V时能正常工作，否则不产生臭氧．现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100 Ω、黑暗时为1 000 Ω、允许通过的最大电流为3 mA；电源E的电压为36 V、内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100 Ω、允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干．臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如右图所示．设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在下面空白处)．第一单元交变电流的产生和描述补练【典例1】如图(a)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时如图(b)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则下列四幅图中正确的是().——关于交变电流图象的题目分为两类一类是给出图象，求解有关的物理量；另一类是通过计算，将结果用图象表示出来.【变式1】图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( ). A.在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.线圈先后两次转速之比为3∶2 C.交流电a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt (V) D.交流电b 的最大值为203V考点二 对交变电流的“四值”的比较和理解【典例2】如图所示，N ＝50匝的矩形线圈abcd ，ab 边长l 120.4 T 的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO ′轴以n ＝3 000 r/min 的转速匀速转动，线圈电阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝9 Ω，t ＝0时，线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里. (1)在图中标出t ＝0时感应电流的方向； (2)写出感应电动势的瞬时值表达式； (3)线圈转一圈外力做多少功？(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R 的电荷量是多少？【变式2】电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图．现把交流电加在电阻为9 Ω的电热丝上，下列判断正确的是( ) A.线圈转动的角速度ω＝100 rad/s B.在t ＝0.01 s 时刻，穿过线圈的磁通量最大 C.电热丝两端的电压U ＝100 2 V D.电热丝此时的发热功率P ＝1 800 W【典例3】 (2011·皖南八校联考)如图，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min 的时间，两电阻消耗的电功之比W 甲∶W 乙为( ). A.1∶ 2 B ．1∶2 C.1∶3 D ．1∶6——求交变电流有效值的“三同”原则交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的，即让交变电流和直流电通过相同的电阻，在相同的时间里若产生的热量相同，则交变电流(电压)的有效值就等于这个直流电流(电压)的值，即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解.【变式3】一个边长为6 cm 的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 Ω.磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为( )A.2×10－5 AB.6×10－5 AC.22×10－5 AD.322×10－5 A 建立模型.“电动机、发电机”模型 (1)模型概述“电动机”模型和“发电机”模型是高考题中时常出现的凡在安培力作用下于磁场中运动的通电导体均可看作电动机模型，在外力作用下于磁场中做切割磁感线运动的导体均可看作发电机模型，此模型综合考查了磁场力的作用、电磁感应、恒定电流、交流电、能量转化与守恒等知识．【例1】 如图所示为电动机的简化模型，线圈abcd 可绕轴O 1O 2自由转动．当线圈中通入如图所示的电流时，顺着O 1O 2的方向看去，线圈将( ). A.顺时针转动 B.逆时针转动 C.仍然保持静止D ．既可能顺时针转动，也可能逆时针转动【例2】 如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径r ＝0.10 m 、匝数n ＝20的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)．在线圈所在位置磁感应强度B 的大小均为B ＝0.20 T ，线圈的电阻为R 1＝0.50 Ω，它的引出线接有R 2＝9.5 Ω的小电珠L .外力推动线圈框架的P 端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移x 随时间t 变化的规律如图丙所示时(x 取向右为正)．求：(1)线圈运动时产生的感应电动势E 的大小； (2)线圈运动时产生的感应电流I 的大小；(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F 的大小； (4)该发电机的输出功率P .第二单元 变压器 电能的输送 补练考点一 理想变压器基本关系的应用(1)基本关系式中U 1、U 2、I 1、I 2均指交流电的有效值.(2)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系. (3)理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压和电流均采用峰值时，公式仍成立. 【典例1】 (2010·海南高考题)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( ).A.若电压表读数为6 V ，则输入电压的最大值为24 2 VB.若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C.若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D.若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍 【变式1】 (2012·三亚模拟)如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是( ). A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1 B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1 C.电流表A 2的示数为1.0 A D.电流表A 2的示数为0.4 A 考点二 理想变压器动态分析问题 1.匝数比不变的情况：如图1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)I2变化引起P 2变化，由P 1＝P 2，故P 1发生变化.2.负载电阻不变的情况 如图2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改变，故I 2发生变化. 图1 图2(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.【典例2】 (2011·宝鸡模拟) 如图的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V 1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L 和滑动变阻器R ，R 上并联一只理想电压表V 2.下列说法中正确的是( ) A.若F 不动，滑片P 向下滑动时，V1示数变大，V 2示数变小 B.若F 不动，滑片P 向下滑动时，灯泡消耗的功率变小 C.若P 不动，滑片F 向下移动时，V 1、V 2的示数均变小 D.若P 不动，滑片F 向下移动时，灯泡消耗的功率变大【变式2】如图所示是原、副线圈都有中间抽头的理想变压器，在原线圈上通过一个单刀双掷开关S 1与一只电流表A 连接，在副线圈上通过另一个单刀双掷开关S 2与一个定值电阻R 0相连接，通过S 1、S 2可以改变原、副线圈的匝数．在原线圈上加一电压为U 1的交流电后：①当S 1接a ，S 2接c 时，电流表的示数为I 1；②当S 1接a ，S 2接d 时，电流表的示数为I 2；③当S 1接b ，S 2接c 时，电流表的示数为I 3；④当S 1接b ，S 2接d 时，电流表的示数为I 4，则( ). A.I 1＝I 2 B ．I 1＝I 4 C ．I 2＝I 3 D ．I 2＝I 4 考点三 远距离输电问题 解决远距离输电问题时应注意 1.首先画出输电的电路图：如图右上所示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 ＝U 1I 1＝U 2I 2＝P 用户＋ΔP ，ΔP ＝I 22R ，P 用户＝U 3I 3＝U 4I 4 (2)电路关系，U 2＝ΔU ＋U 3，ΔU ＝I 2R(3)变压器关系，U 1U 2＝I 2I 1＝n 1n 2，U 3U 4＝I 4I 3＝n 3n 4.。
理想变压器的基本关系式总结
理想变压器的基本关系式总结理想变压器是一种电磁装置，用于改变交流电的电压大小。
它由两个线圈（也称为绕组）和一个铁芯构成。
理想变压器可以根据需要将电压转换到更高或更低的级别，而几乎不损失能量。
理想变压器的基本关系式可以总结为以下几个方程式：1. 变压器的电压比（Voltage Ratio）：根据电压的守恒定律，变压器的输入电压与输出电压之间的关系可以表示为：Vp / Vs = Np / Ns其中，Vp 是输入电压（Primary Voltage），Vs 是输出电压（Secondary Voltage），Np 是输入线圈的匝数（Primary Turns），Ns 是输出线圈的匝数（Secondary Turns）。
2. 变压器的电流比（Current Ratio）：根据电流的守恒定律，变压器的输入电流与输出电流之间的关系可以表示为：Ip / Is = Ns / Np其中，Ip 是输入电流（Primary Current），Is 是输出电流（Secondary Current）。
3. 变压器的功率比（Power Ratio）：理想变压器的功率比为 1，即输入功率等于输出功率。
根据功率的计算公式，可以推导出以下关系：Vp * Ip = Vs * Is4. 变压器的效率（Efficiency）：理想变压器的效率可以通过功率的比值来计算，即：Efficiency = (Output Power / Input Power) * 100%其中，输出功率通过输出电压和输出电流计算，输入功率通过输入电压和输入电流计算。
请注意，以上关系式只适用于理想变压器，实际变压器由于存在损耗（如铁芯损耗和线圈电阻损耗），其性能会有一定的偏差。
总结：通过以上的基本关系式，我们可以清楚地了解理想变压器的电压比、电流比、功率比和效率之间的关系。
这些方程式帮助我们理解变压器的工作原理，并在实际应用中进行设计和计算。
一轮学案：变压器
第2讲 变压器 电能的输送理想变压器 Ⅰ(考纲要求)1．构造如图10-2-1所示，变压器是由 和绕在铁芯上 的 组成的．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫 线圈．(2)副线圈：与 连接的线圈，也叫线圈．2．原理电流磁效应、 ．3．基本关系式(1)功率关系： ．(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＝4．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器(2)互感器远距离输电 Ⅰ(考纲要求)1.输电过程(如图)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 ＝ .3．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝4．功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝ ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2R 5．输送电流：(1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U ′R. 对理想变压器的理解(1)理想变压器①没有能量损失②没有磁通量损失(2)基本量的制约关系远距离高压输电的几个基本关系1.一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图10-2-3所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )．A．1 100,360 B．1 100,180 C．2 200,180 D．2 200,360 2．一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈两端输入u1＝2202sin 314t (V)的交变电压时，下列说法正确的是( )．A．副线圈两端电压为12 2 VB．副线圈接一10 Ω电阻时，原线圈中的电流为1 AC．副线圈接一10 Ω电阻时，原线圈中输入功率为10 WD．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是220 2 V3．(2012·江西重点中学联考)照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时( )．A．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低B．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D．供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小4．如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3，输电线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想的电流表，交流电源的电压大小不变．开始时开关S接通，当S断开时，以下说法正确的是( )．A．原线圈两端P、Q间的输入电压减小B．等效电阻R上消耗的功率变大C．原线圈中电流表示数变小D．灯泡L1和L2变亮5．(2010·福建理综，13)中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )．A.P 4B.P 2C ．2PD ．4P 考点一 理想变压器基本关系的应用(1)基本关系式中U 1、U 2、I 1、I 2均指交流电的有效值．(2)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系．(3)理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压和电流均采用峰值时，公式仍成立．6. (2010·海南高考题)如图10-2-5所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( )．A ．若电压表读数为6 V ，则输入电压的最大值为24 2 VB ．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C ．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D ．若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍7.(2012·三亚模拟)如图10-2-6所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是( )．A ．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B ．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C ．电流表A 2的示数为1.0 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A考点二 理想变压器动态分析问题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，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，由P 1＝P 2，故P 1发生变化．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，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．8. (2011·宝鸡模拟)如图10-2-9所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V 1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L 和滑动变阻器R ，R 上并联一只理想电压表V 2.下列说法中正确的是( )．A ．若F 不动，滑片P 向下滑动时，V 1示数变大，V 2示数变小B ．若F 不动，滑片P 向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C ．若P 不动，滑片F 向下移动时，V1、V 2的示数均变小D ．若P 不动，滑片F 向下移动时，灯泡消耗的功率变大9.如图10-2-10所示是原、副线圈都有中间抽头的理想变压器，在原线圈上通过一个单刀双掷开关S 1与一只电流表A 连接，在副线圈上通过另一个单刀双掷开关S 2与一个定值电阻R 0相连接，通过S 1、S 2可以改变原、副线圈的匝数．在原线圈上加一电压为U1的交流电后：①当S 1接a ，S 2接c 时，电流表的示数为I 1；②当S 1接a ，S 2接d 时，电流表的示数为I 2；③当S 1接b ，S 2接c 时，电流表的示数为I 3；④当S 1接b ，S 2接d 时，电流表的示数为I 4，则( )．A ．I 1＝I 2B ．I 1＝I 4C ．I 2＝I 3D ．I 2＝I 4考点三 远距离输电问题解决远距离输电问题时应注意1．首先画出输电的电路图：如图所示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 ＝U 1I 1＝U 2I 2＝P 用户＋ΔP ，ΔP ＝I 22R ，P 用户＝U 3I 3＝U 4I 4(2)电路关系，U 2＝ΔU ＋U 3，ΔU ＝I 2R(3)变压器关系，U 1U 2＝I 2I 1＝n 1n 2，U 3U 4＝I 4I 3＝n 3n 4.10.(2012·临沂模考)随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U 1，输电导线总电阻为R ，在某一时段用户需求的电功率为P 0，用户的用电器正常工作的电压为U 2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是( )．A ．输电线上损耗的功率为P 20R U 22B ．输电线上损耗的功率为P 20R U 21C ．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D ．采用更高的电压输电会降低输电的效率11.图10-2-12为某小型水电站的电能输送示意图，A 为升压变压器，其输入功率为P 1，输出功率为P 2，输出电压为U 2；B 为降压变压器，其输入功率为P 3，输入电压为U 3.A 、B 均为理想变压器，输电线的总电阻为r ，则下列关系式正确的是( )．A ．P 1>P 2B ．P 2＝P 3C ．U 2>U 3D ．U 2＝U 3两种特殊的变压器模型一、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，其中的一部分做为另一个线圈，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．12. 如图10-2-13所示，自耦变压器输入端A 、B 接交流稳压电源，其电压有效值U AB ＝100 V ，R 0＝40 Ω.当滑动片处于线圈中点位置时，C 、D 两端电压的有效值U CD 为________V ，通过电阻R 0的电流有效值为________A.二、双副线圈变压器计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，应注意三个关系：1．电压关系：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝……2．电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋……3．功率关系：P1＝P2＋P3＋……13.(2011·黄冈三模)如图10-2-14所示，接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为( )．A．1∶1∶1 B．3∶2∶1C．6∶2∶1 D．2∶2∶1一、理想变压器基本关系的应用(高频考查)1. (2011·浙江卷，16)如图10-2-15所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin 314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )．A．2.0 V B．9.0 V C．12.7 V D．144.0 V二、理想变压器的动态分解(中频考查)2．(2010·天津理综，7)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图10-2-19所示．当开关S闭合后( )．A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变。
专题拓展课四 理想变压器的综合问题
专题拓展课四 理想变压器的综合问题[学习目标要求] 1.综合应用变压器的原理和基本关系分析电路的动态变化。
2.能够利用变压器的基本关系和能量守恒定律分析原线圈含电阻的变压器问题。
拓展点1 理想变压器的动态电路分析1．制约关系(1)电压：原决定副根据变压器的原理可知，输入电压U 1决定输出电压U 2，U 2＝n 2n 1U 1。
当U 1不变时，不论负载电阻R 的阻值变化与否，U 2都不会改变。
(2)电流：副决定原输出电流I 2决定输入电流I 1。
当负载电阻R 的阻值增大时，I 2减小，则I 1相应减小；当负载电阻R 的阻值减小时，I 2增大，则I 1相应增大。
因此，在使用变压器时不能使变压器副线圈短路。
(3)功率：副决定原输出功率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 的阻值增大时，I 2减小，则P 2＝I 2U 2减小，P 1也将相应减小；当负载电阻R 的阻值减小时，I 2增大，P 2＝I 2U 2增大，则P 1也将增大。
利用以上关系可解决变压器的电压、电流、功率等问题。
2．常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R →I 2→P 2→P 1→I 1。
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 2→P 1→I 1。
3．特别提醒(1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率。
(2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态的分析方法。
【例1】(2021·河北唐山市高二期末)如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。
如果变压器的输入电压不变，变压器上的能量损失可以忽略，当R的滑片向下移时()A．电压表V2示数变小B．电压表V3示数变大C．电流表A2示数变大D．电流表A1示数变小答案 C解析原线圈电压不变，匝数比不变，所以副线圈电压不变，即电压表V2示数不变，A错误；当R的滑片向下移时，有效电阻减小，则副线圈电流变大，电流表A2示数变大，根据原、副线圈电流关系，电流表A1示数变大，C正确，D 错误；副线圈电流变大，则R0两端的电压增大，而副线圈两端的总电压不变，所以R两端的电压减小，即电压表V3示数变小，B错误。
专题67 变压器及远距离输电-2025版高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
2025届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题67变压器及远距离输电导练目标导练内容目标1理想变压器原理与基本关系目标2理想变压器的动态分析目标3远距离输电【知识导学与典例导练】一、理想变压器原理与基本关系【例1】如图为日常生活中常见的点火装置原理图，先将1.5V 直流电压通过转换器转换为正弦式交变电压6sin V u t ω=（），然后将其加在理想变压器的原线圈n 1上，当副线圈n 2两端电压达到12kV 以上时放电针之间空气被击穿，从而引发电火花点燃气体。
下列说法正确的是（）理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P 入＝P 出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，U 1∶U 2＝n 1∶n 2，与负载的多少无关电流关系只有一个副线圈时，I 1∶I 2＝n 2∶n 1；有多个副线圈时，由P 入＝P 出即I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…＋I n U n 得I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…＋I n n n频率关系f 1＝f 2(变压器不改变交流电的频率)处理技巧等效电阻2122n R R n =等效A ．原线圈两端所接交流电压表的读数为4.24VB ．副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率不相等C310D ．要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2000【答案】AD【详解】A ．根据题意可知，原线圈两端电压的最大值为m 6V U =则有效值为4.24V U ==≈有即电压表示数为4.24V ，故A 正确；B ．变压器不能改变频率，故副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率相等，故B 错误；CD ．当变压器副线圈电压的瞬时值大于12000V 时，就会在放电针间引发电火花进而点燃气体，转换器所输出的正弦式交变电压最大值为6V ，根据电压与匝数成正比，所以实现点火的条件是211200020006n n ==故C 错误，D 正确。
高三物理一轮总复习11.3 理想变压器及基本关系的理解用伴学
峙对市爱惜阳光实验学校专题1 理想变压器及根本关系的理解用课前预习● 自我检测1. 判断正误，正确的划“√〞，错误的划“×〞(1)变压器不但可以改变交流电压，也可以改变直流电压。
( ×)(2)理想变压器的根本关系式中，电压和电流均为有效值。
( √)(3)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。
( ×)(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。
( ×)(5)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。
( ×)2. (多项选择)如下图，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。
以下说法正确的选项是( ) A．S与a接通的瞬间，R中无感电流B．S与a接通稳后，R两端的电压为0C．S与b接通稳后，R两端的电压为3 VD．S与b接通稳后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1【答案】BC3. 如下图，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 V880 W〞的电器R L供电，该电器正常工作。
由此可知( )A．原、副线圈匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100 HzC．副线圈中电流有效值为4 AD．变压器的输入功率为880 W【答案】C4. 如下图，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.2 A。
以下判断正确的选项是( )A．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C．电流表A2的示数为0.1 AD．电流表A2的示数为0.4 A【答案】B【解析】由电压表V示数和电流表A1的示数可得原线圈中的功率P1＝U1I1，P1＝P2＝I22R，所以电流表A2的示数为I2＝U1I1R＝220×0.244A＝1 A，C、D错误；原线圈和副线圈的匝数比n1n2＝I2I1＝51，A错误，B正确。
2020年高考物理考点题型归纳与训练专题十三 交变电流(含解析)
2020高考物理二轮复习题型归纳与训练专题十三 交变电流题型一 正弦式交变电流的产生【典例1】(2019·天津高考)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R ，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t 的关系图象如图所示。
下列说法正确的是( )A.T 2时刻线框平面与中性面垂直 B ．线框的感应电动势有效值为2πΦm TC ．线框转一周外力所做的功为2π2Φ2m RTD ．从t ＝0到t ＝T 4过程中线框的平均感应电动势为πΦm T【答案】 BC【解析】 中性面的特点是与磁场垂直，线框位于中性面时，穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率最小，则T 2时刻线框所在平面与中性面重合，A 错误；感应电动势最大值为E m ＝Φm ω＝Φm 2πT ，对正弦式交流电，感应电动势有效值E 有＝E m 2＝2πΦm T ，B 正确；由功能关系知，线框转一周外力做的功等于产生的电能，W ＝E 电＝E 2有R ·T ＝2π2Φ2m RT，C 正确；由法拉第电磁感应定律知，从t ＝0到t ＝T 4过程中线框的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝Φm T 4＝4Φm T，D 错误。
题型二 描述交变电流的物理量的比较【典例2】(2019·福建泉州泉港区第一中学高三上质量检测)如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝10 Ω连接，t ＝0时线圈以T ＝0.02 s 的周期从图中位置开始转动，转动时理想交流电压表示数为10 V ，则下列说法正确的是( )A ．电阻R 上的电功率为20 WB ．R 两端的电压u 随时间变化的规律是u ＝102·cos100πt (V)C ．t ＝0.02 s 时R 两端的电压瞬时值最大D ．一个周期内电阻R 产生的热量是0.2 J【答案】 BCD【解析】 电阻R 消耗的电功率为P ＝U 2R ＝10210W ＝10 W ，A 错误；R 两端电压的最大值为U m ＝2U ＝10 2 V ，角速度ω＝2πT＝100π rad/s ，线圈从图中位置开始转动时，感应电动势最大，R 两端电压最大，故R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝102cos100πt (V)，B 正确；t ＝0.02 s 时，即t ＝T 时，线圈平面与磁场方向平行，磁通量的变化率最大，此时线圈产生的感应电动势最大，R 两端的电压瞬时值最大，C 正确；根据焦耳定律可知，一个周期内电阻R 产生的热量Q ＝I 2RT ＝PT ＝10×0.02 J ＝0.2 J ，D 正确。
2024理想变压器的三个理想条件
理想变压器的三个理想条件•理想变压器基本概念•第一个理想条件：无漏磁通•第二个理想条件：无电阻损耗•第三个理想条件：无铁心损耗目•理想变压器工作特性分析•理想变压器在电路中应用录01理想变压器基本概念变压器定义及作用变压器定义变压器作用理想变压器与实际变压器区别理想变压器实际变压器理想变压器重要性及应用场景重要性理想变压器模型忽略了实际变压器中的非理想因素，从而简化了电路分析和计算过程，方便工程师进行电力系统设计和优化。
应用场景理想变压器模型广泛应用于电路理论、电力系统分析、电机与电力电子等领域。
在分析实际电路时，可以将实际变压器等效为理想变压器模型，从而简化电路结构和计算过程。
同时，在电力系统规划和设计阶段，也需要利用理想变压器模型进行潮流计算、短路计算等分析工作。
02第一个理想条件：无漏磁通漏磁通产生原因及影响磁路不完全闭合由于铁芯的几何形状、磁路长度和铁芯接缝等因素，导致磁路无法完全闭合，从而产生漏磁通。
绕组分布不均绕组在铁芯上的分布不均匀，使得部分区域的磁通密度过高，导致漏磁通增加。
漏磁通的影响漏磁通会在绕组中产生额外的感应电动势和电流，导致变压器效率降低、温升增加，甚至可能引发局部过热和绝缘损坏。
提高效率无漏磁通可以减少绕组中的额外感应电动势和电流，从而降低变压器的损耗，提高效率。
降低温升无漏磁通可以减少绕组中的环流和局部过热现象，从而降低变压器的温升。
提高绝缘性能无漏磁通可以减少绕组中的电压梯度，降低绝缘应力，从而提高变压器的绝缘性能和使用寿命。
无漏磁通对变压器性能影响优化铁芯设计合理布置绕组采用高导磁材料增加屏蔽措施实现无漏磁通技术措施03第二个理想条件：无电阻损耗电阻损耗产生原因及影响绕组电阻磁芯损耗影响效率温升问题无电阻损耗对变压器性能提升提高效率01降低温升02优化设计03降低电阻损耗方法探讨选择优质材料优化绕组结构采用先进技术控制工作条件04第三个理想条件：无铁心损耗铁心损耗产生原因及分类磁滞损耗由于铁心材料在磁化过程中的不可逆性，导致部分能量以热能形式散失。
高中物理 选修3-2 变压器与远距离输电
高考一轮复习 物理
(单选)中国已投产运行的 1 000kV 特高压输电是目前 世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用 500kV 的 超高压输电，输电线上损耗的电功率为 P.保持输送电功率和输 电线电阻都不变的条件下，现改用 1 000kV 特高压输电，若不 考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( A ) P P A. 4 B. 2 C．2P D．4P
图 11－2－11
高考一轮复习 物理
一题一得 解答该类问题的关键是理解变压器的 “决定与 制约”关系．理想变压器的动态问题分析，要注意：①根据题 意分清变量和不变量；②要弄清“谁决定谁”的制约关系． 对电压而言，有输入才有输出，故输入决定输出．对电流、 电功(率)而言，有输出才有输入，故输出决定输入． 分析动态问题的思路程序可表示为
高考一轮复习 物理
(单选)(2012 年新课标)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 11－2－11 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 (单选)(2012 年新课标)自耦变压器铁芯 为 220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载 线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升 R 上的功率为 2.0 kW. 变压器的电路如图 11－2－11 所示，其副线圈匝 设此时原线圈中电流有效值为 I1，负载两端电压的有效值 变压器线圈总匝数为 1 900 匝；原线圈为 1 100 220 的交流电源上．当变压器输出电压调至 为 U2 且变压器是理想的，则 U为 I1 V 分别约为 ( ) 2和 B R 上的功率为 2.0 kW. A．380 V 和 5.3 A B．380 V 和 9.1 A C．240 V 和 5.3 A D．240 V 和 9.1 A 图 11－2－11
理想变压器变电流关系
理想变压器变电流关系嘿，朋友们！今天咱来聊聊理想变压器变电流关系这个有趣的事儿。
你说这变压器啊，就像个神奇的魔术师。
咱先打个比方，电流就好比一群人，在变压器这个大舞台上表演。
变压器呢，它有个厉害的本事，能把这些人重新安排，让电流发生奇妙的变化。
咱想想看，要是没有变压器，那电流可就只能按照原来的样子跑啦。
但有了它，就不一样咯！它能根据需要，把电流变大或者变小。
这就好比你去参加聚会，人太多挤得慌，这时候有人出来组织一下，让大家排得更合理，空间就利用得更好啦。
理想变压器变电流关系啊，那可是有它的规律呢。
就好像是一个约定好的游戏规则，不能乱来。
两边的电流可不是随便变的，它们之间有着特定的比例关系。
咱再举个例子哈，就像你有一堆糖果，要分给不同的小伙伴。
你得按照一定的比例来分，不能乱给。
变压器也是这样，它得按照那个规律来调整电流。
你说这神奇不神奇？它就这么悄悄地在背后工作着，为我们的生活提供便利。
家里的电啊，各种电器能正常工作，可都有它的功劳呢。
要是没有理想变压器变电流关系，那我们的电可就没这么稳定啦。
也许你正看着喜欢的电视剧呢，突然就停电了，多扫兴啊。
所以说啊，可别小看了这个理想变压器变电流关系。
它就像一个默默守护我们的小卫士，保障着我们的用电安全和便利。
朋友们，想想看，要是没有这些科学知识和技术，我们的生活得变成啥样啊？那肯定是乱糟糟的。
还好有科学家们不断研究探索，才让我们能享受到这么好的生活。
咱得感谢这些神奇的发现和技术，让我们的生活变得更加丰富多彩。
以后再看到变压器，可别只是觉得它是个铁疙瘩啦，要知道它里面藏着多大的奥秘和作用呢！这不就是科学的魅力嘛，总是能在不经意间给我们带来惊喜和便利。
咱可得好好学一学这些知识，说不定哪天咱也能发现点新东西，为这个世界做点贡献呢！反正我是觉得这理想变压器变电流关系太有意思啦，你们呢？。
变压器两侧电流关系
变压器两侧电流关系一、引言变压器是电力系统中常用的电力设备，其作用是将高压电能转换为低压电能或将低压电能转换为高压电能。
在变压器的运行过程中，两侧的电流关系是非常重要的。
本文将从理论和实际应用两个方面来探讨变压器两侧电流关系。
二、理论分析1. 理想变压器的情况下在理想变压器的情况下，变比为N，即输入端和输出端的线圈匝数比为N:1。
根据基尔霍夫定律和法拉第定律，可以得到以下公式：输入端电压/输出端电压 = 输入端线圈匝数/输出端线圈匝数 = N输入端电流/输出端电流 = 输出端线圈匝数/输入端线圈匝数 = 1/N因此，在理想变压器中，输入端和输出端的电流成反比例关系。
2. 实际变压器的情况下在实际变压器中，由于存在铁心损耗、铜损耗等因素，会导致一定程度上的功率损失。
因此，在实际情况下，输入端和输出端的电流并不完全成反比例关系。
具体来说，实际变压器中，两侧电流的关系取决于变压器的负载情况。
当负载较小时，输出端电流较小，输入端电流较大；当负载较大时，输出端电流较大，输入端电流较小。
因此，在实际应用中需要根据具体情况来计算和调整变压器两侧的电流关系。
三、实际应用在实际应用中，我们需要根据变压器的具体情况来计算和调整两侧的电流关系。
下面以一台100kVA变压器为例进行说明。
1. 计算理论值假设这台变压器的输入端电压为10kV，输出端电压为0.4kV，则变比为N=10kV/0.4kV=25。
根据理论公式可得：输入端电流/输出端电流 = 1/N = 1/25因此，在理想情况下，输入端和输出端的电流成反比例关系。
2. 考虑实际情况在实际情况下，我们需要考虑变压器的负载情况。
假设这台变压器的负载率为80%，则输出功率为80kW。
根据功率平衡原理可得：输入功率 = 输出功率 + 损耗功率损耗功率包括铁心损耗和铜损耗，一般可以通过变压器的效率来计算。
假设这台变压器的效率为98%，则损耗功率为2kW。
因此，输入功率为82kW。
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理想变压器的电压电流功率关系的应用：
例2.一理想变压器，原线圈匝数n1 1100,接在电压220V的交 36V， 60W ”的灯泡供电时， 流电源上，当它对11只并联的“ 180 ，通过原线 灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数 n2 ____ 3A 。 圈的电流 I1 _____
解：由 U
谢谢大家！
n1 , U 2 n2
1
得
220 1100 , 36 n2
n2 180
n2 P2 180 60 11 n2 I1 n2 P2 A 3A 而 , 得I1 I 2 由I 2 ， 1100 36 n1 U 2 n1 I 2 n1 U2
典型问题：理想变压器的动态分析问题
高 三 物理
理想变压器基本关系 的应用
芜湖市田中 王海霞
一、变压器的工作原理及理想变压器模型
1.变压器的工作原理： n1 n2 U U ∽ 原副线圈利用互感现象， 实现改变电压的。 2.理想变压器： ①没有能量损失(即无铜损、无铁损) ②没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
1
2
二、理想变压器的基本关系：
2.功率制约关系： 原线圈的输入功率 P1 由副线圈的输出功率 P2 决定
3.电流制约关系： 原线圈电流 I1 由副线圈电流原、副线圈的匝数比n1 : n2 4 : 1 ，当导体棒 在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流 表A1的示数 12mA ，则电流表A2的示数为 （ B） A． 3mA B．0 C．48mA D．与负载R的值有关
动态分析问题：制约关系的应用 例3（多选）为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接 到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡 L1 、L2 ，电路 中分别接了理想交流电压表 V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计， 如图所示．当开关S闭合后( ) AD A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
小结： 一、基本关系： U n1 I1 n2 1 1.电压关系： U 2 n2 2.电流关系： I 2 n1
3.功率关系：
P入 ＝ P出
4.频率关系：频率不变
二、制约关系 U1 决定 U 2 1.电压制约关系： 2.功率制约关系： P2 决定 P1 3.电流制约关系： I 2 决定 I 1
两种常见情况： (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况， 进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1. (2)负载电阻不变，分析各物理量随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.
特别提醒：理想变压器的副线圈可看做给用户供电的无阻电源，对 负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法．
1.电压关系： 原、副线圈的电压比等于匝数比，与负
载情况、副线圈个数的多少无关
只有一个副线圈时，电流和匝数成反比； 2.电流关系： 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
3.功率关系：
P 入 ＝ P出
4.频率关系： 原、副线圈中电流的频率相等
三、理想变压器的制约关系：
1.电压制约关系：副线圈电压U 2 由原线圈电压 U1和匝数比决定