高考物理总复习第十四单元交变电流第2讲变压器电能的输送
教师用书（含解析）
1 理想变压器
(1)理想变压器的构造和原理
变压器由铁芯、原线圈、副线圈组成,如图所示。
当原线圈中通入交变电流时,由于互感作用,变压器原、副线圈中磁通量变化率相同,由法拉第电磁感应定律有E=n得出=,=。
,则=。由于理想变压器忽略铜损和铁损,则E=U,P1=P2,故而
(2)理想变压器原、副线圈基本量的关系
功率关
原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即P入=P出 系
电压关
系 原、副线圈的电压比等于匝数比,即=,与副线圈的个数无关
电流关①只有一个副线圈时:= 系
②有多个副线圈时:由P入=P出得U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn或I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn 频率关
f1=f2,变压器不改变交流电的频率 系
(3)理想变压器的制约关系
①电压:原决定副。根据变压器的原理可知,输入电压U1决定输出电压U2,U2=U1。当U1
不变时,不论负载电阻如何变化,U2都不会改变。
②电流:副决定原。输出电流I2决定输入电流I1。当负载电阻R增大时,I2减小,则I1相应减小;当负载电阻R减小时,I2增大,则I1相应增大。因此,在使用变压器时变压器副线圈不
能短路。
③功率:副决定原。输出功率P2决定输入功率P1。理想变压器的输出功率与输入功率相等,即P2=P1。在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R增大时,I2减小,则P2=I2U2减小,P1也将相应减小;当R减小时,I2增大,P2=I2U2增大,则P1也将增大。
1.1(2018江西检测)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1,电表,灯泡电阻RL=6 Ω,A、B两端电压u1=12
和均为理想sin 100πt(V)。下列说法正确的是( )。
A.电流频率为100 Hz B.C.的示数为24 V 的示数为0.5 A
D.变压器输入功率为6 W
【答案】D
1.2(2019荆州模拟)(多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光。要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )。
A.向下滑动P B.增大交流电源的电压 C.增大交流电源的频率
【答案】BC
1.3(2019海南联考)(多选)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
D.减小电容器C的电容
n1、n2,为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 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( )。
A.电压表的示数为5 V
B.电压表的示数为 V
C.实现点火的条件是>1000
D.实现点火的条件是<1000
【答案】BC
1.4(2018安徽检测)(多选)有一种调压变压器的构造如图所示。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就可以调节输出电压。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,则下列说法正确的是( )。
A.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,滑动变阻器滑片向上滑动时,电流表读数变小,电压表读数变小 D.当P不动,滑动变阻器滑片向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数变小
【答案】AD
1.5(2018陕西模拟)(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比 n1∶n2=10∶1,b是原线圈的中心抽头,S为单刀双掷开关,定值电阻R=10 Ω。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,则下列说法中正确的是( )。
A.当S与a连接后,理想电流表的示数为2.2 A B.当S与a连接后,t=0.01 s时理想电流表示数为零 C.当S由a拨到b后,原线圈的输入功率变为原来的4倍 D.当S由a拨到b后,副线圈输出电压的频率变为 25 Hz
【答案】AC
2 远距离输电
(1)采用高压输电的原因
输电线上损耗的功率:ΔP=I线ΔU=R线=R线。当输送的电功率一定时,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。
(2)远距离输电相关的问题
①输电电路图
②基本关系
电流关系:n1I1=n2I2,n3I3=n4I4,I2=I3。
电压关系:=,=,U2=U3+ΔU。 功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P3+ΔP。 (3)电压损失ΔU
①电压损失:输电线路始端电压U2与输电线路末端电压U3的差值,ΔU=U2-U3=IR线(R线为
输电线路电阻)。
②减小输电线路电压损失的两种方法
减小输电线路电阻:由R=ρ可知,间距一定时,使用电阻率小的材料或增大导体横截面积均可减小电阻。
减小输电电流I:由P=UI可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流。
注意:①明确U和ΔU的区别,U是输电电压,ΔU是输电导线上的电压损失。②高中阶段的计算中,只考虑电线电阻所造成的电压损失,而忽略因容抗、感抗造成的电压损失。
(4)功率损失ΔP
①输送功率是指升压变压器输出的功率,损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。两者关系是ΔP=P-P'(P为输送功率,P'为用户所得功率)。
②除了利用ΔP=P-P'计算输电线路上的功率损失外,还可用下列方法计算:
ΔP=IR线,I为输电线路上的电流,R线为线路电阻。
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ΔP=,ΔU为输电线路上损失的电压,R线为线路电阻。
ΔP=ΔUI,ΔU为输电线路上损失的电压,I为线路上的电流。
2.1(2018广东调研)如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2,则( )。
A.用户端的电压为
B.输电线上的电压降为U C.理想变压器的输入功率为
r
D.输电线路上损失的电功率为I1U
【答案】A
2.2(2019郑州联考)(多选)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,
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其输出电功率是3×10 kW,现用500 kV电压输电,则下列说法正确的是( )。 A.输电线上输送的电流大小为2.0×10 A
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高考物理总复习第十四单元交变电流第2讲变压器电能的输送教师用书(含解析)
