第2讲 变压器 电能的输送
微知识1 变压器原理
1．构造和原理(如图所示)
(1)主要构造：由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。 (2)工作原理：电磁感应的互感现象。 2．理想变压器的基本关系式
(1)电压关系：＝，若n1＞n2，为降压变压器；若n1＜n2，为升压变压器。 (2)电流关系：＝，只适用于只有一个副线圈的情况。 3．互感器
(1)电压互感器，用来把高电压变成低电压。 (2)电流互感器，用来把大电流变成小电流。
特别提醒 (1)如果变压器没有漏磁和能量损失，这样的变压器是理想变压器。 (2)变压器只能改变交变电流的电流和电压，不能改变恒定电流的电流和电压。 微知识2 电能的输送 1．输电损耗
(1)功率损失：设输电电流为I，输电线的电阻为R，则功率损失为ΔP＝IR。 (2)降低输电损耗的两个途径。
①一个途径是减小输电线的电阻。由电阻定律R＝ρ可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应当用电阻率小的金属材料制造输电线。此外，还要尽可能增加导线的横截面积。
1
2
U1n1
U2n2I1n2I2n1
lS②另一个途径是减小输电导线中的电流，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。
2．远距离输电过程的示意图(如图所示)
对理想变压器，各物理量的关系为 ①P1＝P2，P2＝P损＋P3，P3＝P4＝P用。 ②＝，U2＝U3＋U线，＝。 ③n1I1＝n2I2，I2＝I线＝I3，n3I3＝n4I4。
U1n1U2n2U3n3U4n4
一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。) 1．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。(×) 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增大。(√) 4．变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。(√) 5．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。(√) 二、对点微练
1．(变压器的工作原理及应用)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( ) A．200 C．1 600
B．400 D．3 200
U1n1U2110
解析 由变压器变压比＝，可知n2＝n1＝×800＝400，B项正确。
U2n2U1220
答案 B
2．(远距离输电)(多选)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
2
说法正确的有( )
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
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，则升压变压器的输出P1P21R电压为N1U1，输电线中的电流为，输电线损耗的功率为22，降压变压器输出电压为
N1U1N1U1P1RN1U1－
N1U1P1R，输电线上损耗的功率占总功率的比例为22，可见，当输出功率P1增大时，比例N2N1U1
增大，选项C、D正确。 答案 CD
见学生用书P174
微考点 1 理想变压器基本关系的应用
核|心|微|讲
1．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U1、U2、I1、I2均为有效值。
3
2．制约关系
(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。
典|例|微|探
【例1】 (2017·北京)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin100πt(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2202 W B．电流表的读数为1 A C．电压表的读数为1102 V D．副线圈输出交流电的周期为50 s 【解题导思】
(1)理想变压器的电压比和电流比与匝数的关系？ 答：电压比＝，电流比＝。
(2)副线圈输出交变电流的频率与原线圈中交变电流的频率的关系？ 答：相等。
解析 电表的读数均为有效值，因此在原线圈两端电压有效值为220 V，由理想变压器原副线圈两端电压与线圈匝数成正比，因此副线圈两端电压有效值为110 V，故选项C错误；流过电阻R的电流为2 A，可知负载消耗的功率为220 W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220 W，故选项A错误；由P＝UI可知，电流表的读数为1 A，故选项B正确；由交变电流瞬时值表达式可知ω＝100π，因此周期为T＝0.02 s，故选项D错误。 答案 B
(1)变压器只能改变交流电压和电流，不能改变直流电压，不能改变交流电的频率。 (2)理想变压器的原线圈和副线圈中功率相等，电流的关系是依据此关系推导出来的，当副线圈有多组时，也应该依据此关系推导。
4
U1n1
U2n2I1n2I2n1
题|组|微|练
1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，V和A均为理想电表，灯泡电阻
RL＝6 Ω，AB端电压u1＝122sin100πt(V)。下列说法正确的是( )
A．电流频率为100 Hz B．V的读数为24 V C．A的读数为0.5 A D．变压器输入功率为6 W
ωU1n1
解析 由ω＝2πf得f＝＝50 Hz，A项错误；原线圈电压有效值U1＝12 V，由＝得
2πU2n2
U2
U2＝6 V，B项错误；I2＝＝1 A，C项错误；P1＝P2＝U2I2＝6 W，D项正确。
RL
答案 D
2．(多选)如图所示，一理想变压器的副线圈为双绕组，两灯泡L1、L2规格完全相同，额定电压为5 V，原线圈中接入正弦式交变电压u＝102sin100πt(V)，若只闭合开关S1，电流表示数为0.2 A，若只闭合开关S2，灯泡L2恰好正常发光，电流表示数为1.25 A，则( )
A．两副线圈匝数比为n2∶n3＝2∶5
B．只闭合开关S1时，灯泡L1消耗的功率为2.5 W C．若两开关同时闭合，电路消耗的总功率为14.5 W D．若两开关同时闭合，灯泡L1比灯泡L2亮
解析 开关分别闭合时，n1I1＝n2I2、n1I1′＝n3I3、I2＝、I3＝、＝，联立得＝U2
RU3U2n2RU3n3n2n3I1I1′
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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(1)
