第2讲 变压器 电能的输送 传感器
知识排查
理想变压器
1.工作原理:电磁感应的互感现象。 2.基本关系式
(1)功率关系:P入＝P出。 (2)电压关系:
U1U2＝。 n1n2
2
1
I1n2(3)电流关系:只有一个副线圈时I＝n。 3.几种常用的变压器
(1)自耦变压器——调压变压器,如图A、B所示。
?电压互感器：把高电压变成低电压，如图C所示。
(2)互感器?
?电流互感器：把大电流变成小电流，如图D所示。
远距离输电
1.输电过程(如图1所示):
图1
PU－U′
2.输送电流:I＝U＝R。 3.电压损失:ΔU＝U－U′＝IR。
ΔU?P?22
4.功率损失:ΔP＝P－P′＝IR＝?U?R＝R。
??
2
传感器的工作原理及应用
1.传感器及其工作原理 (1)
传感器是能够将感受到的物理量（力、热、光、声等非电学量）,转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件。 (2)工作原理
其工作过程是利用某一元件对某一物理量敏感,按一定规律将这一物理量转换成便于利用的信号,从而方便检测或自动化控制。 2.传感器元件及常用实例 (1) 传感器元件
(2)常用实例
小题速练
1.思考判断
(1)变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用。( ) (2)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。( ) (3)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。( )
(4)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。( ) (5)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失。 ( ) (6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。( )
(7)在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越大。( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)√
2.[人教版选修3－2P44第2题改编]有些机床为了安全,照明电灯用的电压是 36 V,这个电压是把380 V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1 140匝,副线圈是( ) A.1 081匝 C.108匝
B.1 800匝 D.8 010匝
2
2
1
U1n1U2【试题解析】由题意知U1＝380 V,U2＝36 V,n1＝1 140,则U＝n得n2＝Un1＝108,选项C正确。 答案 C
3.[人教选修3－2P44第5题改编]如图2所示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是( )
图2
A.电压表V1示数增大 B.电压表V2、V3示数均增大 C.该变压器起升压作用
D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
【试题解析】由于a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,故电压表V1示数U1n1不变,选项A错误；由理想变压器原理公式U＝n且U1、n1、n2不变,则U2不变,
2
2
I1n2即V2的示数不变,V3的示数U3＝U2－I2R0应减小,故选项B错误；由公式I＝n
21
n1ΔI20.8U2得:n＝ΔI＝0.2＝4,则n1＞n2,该变压器起降压作用,故选项C错误；又I2＝,I
R0＋R221增大,R应减小,故滑片应沿c→d方向滑动,故选项D正确。 答案 D
4.[人教版选修3－2P50第3题改编]从发电站输出的功率为220 kW,输电线的总电阻为0.05 Ω,用110 V和11 kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( ) A.100∶1 C.1∶10
B.1∶100 D.10∶1
P
【试题解析】由题意知输电线上的电流I＝U,则输电线的总电阻造成的电压损失1
3
PrΔU1U1U211×10100
ΔU＝Ir＝U,故ΔU＝1＝U＝110＝1,故选项A正确。
21
U2答案 A
理想变压器的分析与计算
1.关于理想变压器
(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。
2.理想变压器的基本关系
功率关系 基本关系 电压关系 电流关系 频率关系 电压 制约关系 电流 副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1 【例1】 (2019·苏州市高三上学期期初调研)(多选)如图3甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1,原线圈两端的交变电压随时间变化规律如图乙所示,灯泡L的额定功率为22 W。闭合开关后,灯泡恰能正常发光。 则( )
功率 P入＝P出 U1n1原、副线圈的电压比等于匝数比:U＝n 22I1n2只有一个副线圈时,电流和匝数成反比:I＝n 21原、副线圈中电流的频率相等 原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2 副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入
图3
A.原线圈输入电压的瞬时表达式为 u＝2202sin(100 πt)V B.灯泡的额定电压为110 V
C.副线圈输出交变电流的频率为100 Hz D.电压表读数为220 V,电流表读数为0.2 A
【试题解析】由图乙可知,原线圈交变电压的峰值Um＝2202 V,周期T＝0.02 s,2π
可得ω＝＝100π rad/s,故原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝2202sin(100
TU1n1Um
πt)V,A正确；根据变压器原、副线圈电压关系U＝n,其中U1＝＝220 V,可得
222U2＝110 V,由于灯泡恰能正常光发,故灯光的额定电压为110 V,B正确；变压器原、1
副线圈交变电流的频率一致,均为f＝T＝50 Hz,C错误；电压表和电流表示数为有P
效值,故原线圈一侧的电压表读数为220 V,副线圈电压为110 V,根据I＝U,可知副
2020版创新设计高考总复习物理江苏专用选修3-2 第十章 第2讲
