2014《步步高》物理大一轮复习讲义 第10章 第2课时 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，会用功率关系、电压比、电流比进行有关的计算.2.能够对变压器进行动态分析.3.会分析计算远距离输电问题．

1． [理想变压器的工作原理]关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是

( )

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 答案 BC

解析 由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量也在变化，A 错误；因理想变压器无漏磁，故B 、C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D 错． 2． [理想变压器的变压规律]如图1所示，一理想变压器的原线圈匝

数n 1＝1 000匝，副线圈匝数n 2＝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 ( ) A ．电压表的示数为62.2 V

图1

B ．电流表的示数为2.5 A

C ．通过R 的电流最大值为0.5 A

D ．变压器的输入电功率为22 W 答案 D

解析 由于e ＝311sin 100πt V ，原线圈电压最大值U m 为311 V ，有效值U 1＝U m 2＝220 V ，

根据U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝44 V ，由欧姆定律知，副线圈中电流I 2＝U 2

R ＝0.5 A ，I 2m ＝2I 2＝

0.7 A ，I 1＝n 2

n 1I 2＝0.1 A ，所以A 、B 、C 错误，变压器的输入电功率P 1＝P 2＝U 2I 2＝22 W ，

D 正确．

3． [远距离输电中的电压与功率损失]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 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． 考点梳理 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 3

n 3＝….

(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2

n 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． 二、远距离输电

1． 输电过程(如图2所示)

图2

2．输送电流

(1)I ＝P

U ；(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 ＝(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R ＝ρl

S 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．

4． [理想变压器的动态分析]如图3所示，一理想自耦变压器线圈

AB 绕在一个圆环形的闭合铁芯上，输入端AB 间加一正弦式交流电压，在输出端BP 间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器，移动P 的位置，可改变副线圈的匝数，变阻器的滑 图3 动触头标记为Q ，则

( )

A ．只将Q 向下移动时，灯泡的亮度变大

B ．只将Q 向下移动时，电流表的读数变大

C ．只将P 沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大

D ．只提高输入端的电压U 时，电流表的读数变大 答案 D

解析 只将Q 向下移动时，R 阻值增大，电路中电阻增大，电流减小，故B 项错；由于副线圈上电压不变，电灯两端的电压不变，功率不变，亮度不变，故A 项错．只将P 沿顺时针方向移动时副线圈匝数减少，电压减小，电流减小，故C 项错．只提高输入端的电压时，副线圈上电压增大，电流增大，故D 项对．

5． [远距离输电问题的分析]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，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，不考虑其他因素的影响．则( )

A ．送电电流变为原来的2倍

B ．输电线上降落的电压将变为原来的2倍