【导与练】2015届高考物理大一轮复习 第10章 第2讲 变压器 电能的输送课件 新人教版选修3-2

P入＝P出
．
U1 U2 ＝ n n2 1 (2)电压关系：_____________ U2 U3 ＝ ＝„ U1 n n3 2 有多个副线圈时 ＝___________ .
n1
I1 n 2 (3)电流关系：只有一个副线圈时 ＝ . I2 n 1 由 P 入 ＝ P 出 及 P ＝ UI 推 出 有 多 个 副 线 圈 时 ， U1I1 ＝ U2I2＋U3I3＋…＋UnIn . _____________________ 4．几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器
图10－2－8
A．当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表 V1 的示数为 22 V 1 B．当 t＝ s 时，电压表 V0 的读数为 220 V 600 C．单刀双掷开关与 a 连接，当滑动变阻器滑片 P 向上移动的 过程中，电压表 V1 的示数增大，电流表示数变小 D．当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，电压表 V1 和电流表的示数 均变小
P P 上损失的功率 ΔP＝I R，当 P 一定时，I＝U，所以 ΔP＝U2R，
2
即 ΔP 和 U 的平方成反比，跟 I 的平方成正比，故 A、C 正确．
答案
AC
5 ． (2013·汕头质量测评 )( 单选 ) 如图 10 － 2－ 5 所示为远距离 输电的电路原理图，下列判断正确的是 ( )．
压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为
(
)．
图10－2－4
A．1 100,360 C．2 200,180
B．1 100,180 D．2 200,360
U1 n1 220 n1 解析 根据 ＝ 可得 ＝ ，可知 n1＝1 100.排除 C、D 两 U2 n2 1 5 220 n1 项．再由 ＝ 可知 n2＝180，故 A 错、B 对． 36 n2
D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
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． 答案 BC
2．(多选)如图10－2－3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
第 2讲
变压器
电能的输送
理想变压器 (考纲要求 Ⅱ)
1.构造：如图10－2－1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10－2－1
(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： ．
(3) 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗．
(4)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电
基础自测
1 ． ( 多选 ) 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 )．
【典例 1】 (2013· 广东卷，16)如图 10－2－6，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 RL＝6 Ω，AB 端电压 u1＝12 2sin 100πt (V)，下列说 法正确的是 ( )．
图10－2－6
A．电流频率为100 Hz C.的读数为0.5 A
n1∶n2，可得R两端的电压为3 V，C正确；原、副线圈的频
率相同，D错误． 答案 BC
3．(单选)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10－2－4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
2．负载电阻不变的情况 n1 (1)U1 不变， 发生变化，U2 变化． n2 (2)R 不变，U2 变化，I2 发生变化． U2 2 (3)根据 P2＝ R 和 P1＝P2， 可以判断 P2 变化时， P1 发生变化， U1 不变时，I1 发生变化．
【跟踪短训】
2．(2013·辽宁五校联考)如图10－2－9所示，有一矩形线圈
单刀双掷开关与 a 连接，当滑动变阻器滑片 P 向上移动的
过程中，R接入电路的阻值增大，而U2不变，故电流表读
数减小，电压表 V1 示数增大， C 对；当单刀双掷开关由 a 扳向b时，变压器原线圈匝数减小，所以副线圈输出电压 增大，电压表V1和电流表的示数均变大，D错． 答案 BC
反思总结
常见的理想变压器的动态分析问题一般有两
U1 n1 解析 原线圈输入电压的有效值为 220 V，由变压比 ＝ 及 U2 n2 电表测得的有效值可知，当单刀双掷开关与 a 连接时，副线圈 的输出电压 U2＝22 V， 而 U2＝UR0＋UV1， 所以电压表 V1 的示 1 数小于 22 V，A 错；由瞬时值表达式可知，当 t＝ s 时，电 600 压的瞬时值为 110 2 V，而电压表示数为有效值，故电压表 V0 的读数为 220 V，B 对；
的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕OO′轴在水平方向 的磁感应强度为 B的匀强磁场中以角速度 ω 做匀速转动， 从图示位置开始计时．矩形线圈通过滑环接一理想变压 器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有
可调电阻R，下列判断正确的是
(
ห้องสมุดไป่ตู้
)．
图10－2－9
A． 矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e＝NBSωcos ωt π B．矩形线圈从图示位置经过 时间时，通过电流表的电荷量 2ω 为0 C．当 P 不动、R 增大时，电压表读数也增大 D．当 P 向上移动、R 不变时，电流表读数减小
理想变压器 电压 制 约 关 系 电流 功率
①没有能量损失；②没有磁通量损失 副线圈电压 U2 由原线圈电压 U1 和匝数比决定， n2 即 U2＝ U1(原制约副) n1 副线圈中的功率 P2 由用户负载决定， 原线圈的输 入功率 P1 由副线圈的输出功率 P2 决定，即 P1＝ P2(副制约原) 原线圈的电流 I1 由副线圈的电流 I2 和匝数比决 n2 定，即 I1＝ I2(副制约原) n1
计．下列说法正确的是
(
)．
图10－2－3
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0
C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3 V
D．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 S 与 a 接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流， A 错 误；S与a接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变， 副线圈电压为零，B正确；S与b接通稳定后，根据U1∶U2＝
I2 R
P ＝U2R
判断正误，正确的划“√”，错误的划
“×”．
(1)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随 之增大． 失． ( ( ( 能损失越小． 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× ( ) ) ) ) (2)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损
种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况．
反思总结
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 U1 n1 (1)U1 不变，根据 ＝ ，输入电压 U1 决定输出电压 U2， U2 n2 不论负载电阻 R 如何变化，U2 也不变． (2)当负载电阻发生变化时，I2 变化，输出电流 I2 决定输入 电流 I1，故 I1 发生变化． (3)I2 变化引起 P2 变化，由 P1＝P2 知 P1 发生变化．
图10－2－5
A．U1>U2 C．I4<I2
B．U2＝U3 D．I1>I2
解析
在远 距 离 输电 的 过 程中 ， 第 一级 为 升 压过 程 ， 故
U1<U2，理想变压器输入功率等于输出功率，即U1I1＝U2I2， 可得 I1>I2 ， A 错误、 D正确；由部分电路欧姆定律可得 U3 ＝ U2 － I2R 线 ， B 错误；由于第二级为降压过程，故 U3>U4 ，由 U3I2＝U4I4，可知I2<I4，C错误．
答案 C
热点二
理想变压器的动态分析
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：
【典例 2】 如图 10－2－8 所示，理想变压器原、副线圈的匝 数之比为 10∶1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表 均为理想电表，从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加上交变 电压，其瞬时值表达式为 u1＝220 2sin 100πt(V)，则( )．
B．交变电压的频率为100 Hz C．副线圈中电流的有效值为4 A D．变压器的输入功率为880 W
P 解析 由电器 RL 正常工作，可得通过副线圈的电流为 I＝U＝ 880 A＝4 A，故 C 对；副线圈导线所分电压为 Ur＝4×6 V＝ 220 24 V，副线圈两端电压 U2＝220 V＋24 V＝244 V，因此原、副 n1 U1 11 000 2 750 线圈的匝数比 ＝ ＝ ＝ ， 故 A 错； 又 P1＝P2＝U2I2 n2 U2 244 61 ω ＝244×4 W＝976 W， 故 D 错； 交变电压的频率 f＝ ＝50 Hz， 2π 故 B 错．
答案 B
4．(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
解析 输电线路上损失电压 ΔU＝IR，在 R 一定时，ΔU 和 I P 成正比．若 U 越高，I＝U，I 越小，那么 ΔU 越小．输电线路
(4)变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率即输入
远距离输电 (考纲要求 Ⅰ)
1.输电过程(如图10－2－2所示)
图10－2－2
2．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产
2 生的，表达式为Q＝ I Rt .
3．电压损失 IR (1)ΔU＝U－U′；(2)ΔU＝_____
4．功率损失 (1)ΔP＝P－P′；(2)ΔP＝ 5．输送电流 U－U′ P (1)I＝U；(2)I＝ R .
解析
B.的读数为24 V D．变压器输入功率为6 W
由 ω＝2πf＝100π rad/s 得：f＝50 Hz，A 错．有效值 U1
U2 n2 U2 ＝12 V，又： ＝ 得：U2＝6 V，I2＝ ＝1 A，B、C 项错．由 U1 n1 RL 能量守恒得 P1＝P2＝U2I2＝6 W，D 对． 答案 D
答案
D
热点一
理想变压器的规律
理想变压器
变压器基本规律的应用
①没有能量损失；②没有磁通量损失 U1 n1 ＝ ，与负 U2 n2
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 基本 关系 电流关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，即 载情况、副线圈个数的多少无关 I1 n2 ①只有一个副线圈：电流和匝数成反比，即 ＝ ； I2 n1 ②多个副线圈：由输入功率和输出功率相等确定电 流关系，即 U1I1＝U2I2＋U3I3＋„＋InUn 频率关系 原、副线圈中电流的频率相等
【跟踪短训】 1．(2012· 重庆卷，15)如图 10－2－7 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 RL 供电，该电 器正常工作．由此可知 ( )．
图10－2－7
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
高电压 变成________. 低电压 电压互感器：用来把_________ (2)互感器 小电流 大电流 变成_________. 电流互感器：用来把_______
判断正误，正确的划“√”，错误的划 “×”．
(1)没有能量损失的变压器叫理想变压器．
(
(
)
) ) )
(2) 变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用． (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． 功率总等于输出功率． 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√ ( (