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1、第第2 2节变压器电能的输送节变压器电能的输送基础过关基础过关考点研析考点研析素养提升素养提升基础知识基础知识一、理想变压器一、理想变压器1.1.变压器的原理变压器的原理基础过关基础过关 紧扣教材紧扣教材自主落实自主落实教教材材解解读读 现象是变压器工作的基础现象是变压器工作的基础.电流通过原线圈时在铁芯中激发电流通过原线圈时在铁芯中激发 ,由于电流的大小、方向在不断变化由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断铁芯中的磁场也在不断 ,变变化的磁场在副线圈中产生化的磁场在副线圈中产生 电动势电动势.在输入电压一定时在输入电压一定时,原、副线原、副线圈取不同的匝数圈取不同的匝数,副线圈
2、输出的电压也不一样副线圈输出的电压也不一样.互感互感磁场磁场变化变化感应感应2.2.理想变压器的基本关系理想变压器的基本关系(1)(1)功率关系功率关系:.P P入入=P=P出出降压降压升压升压3.3.几种常见的变压器几种常见的变压器(1)(1)自耦变压器自耦变压器调压变压器调压变压器:2电压互感器 把高 变成低 ,其原线圈匝数 选填“多于”或“少于”副线圈匝数.互感器电流互感器:把大 变成小 ,其原线圈匝数 选填“多于”或“少于”副线圈匝数.电压电压电压电压多于多于电流电流电流电流少于少于二、电能的输送二、电能的输送1.1.输电过程输电过程(如图所示如图所示)3.3.电压损失电压损失(1)U
3、=(1)U=.(2)U=U-U.(2)U=U-U.IrIr(2)P=P-P.(2)P=P-P.I I2 2r r(1)(1)理想变压器的基本关系式中理想变压器的基本关系式中,电压和电流可以均为有效值电压和电流可以均为有效值.(.()(2)(2)变压器不但能改变交变电流的电压变压器不但能改变交变电流的电压,也能改变直流电流的电压也能改变直流电流的电压,还能改变交还能改变交变电流的频率变电流的频率.(.()(3)(3)正常工作的变压器正常工作的变压器,当副线圈与用电器断开时当副线圈与用电器断开时,副线圈两端无电压副线圈两端无电压.(.()(4)(4)变压器副线圈并联更多的用电器时变压器副线圈并联更
4、多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小原线圈输入的电流随之减小.(.()(5)(5)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.(.()过关巧练过关巧练1.1.思考判断思考判断2.2.如图所示如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为一理想变压器原、副线圈的匝数比为12;12;副线圈电路中接有灯副线圈电路中接有灯泡泡,灯泡的额定电压为灯泡的额定电压为220 V,220 V,额定功率为额定功率为 22 W;22 W;原线圈电路中接有理想电压原线圈电路中接有理想电压表和理想电流表表和理想电流表.现闭合开关现闭合开关,灯泡正常发光灯泡正常发光.若用若
5、用U U和和I I分别表示此时电压表分别表示此时电压表和电流表的读数和电流表的读数,则则()A A3.3.(2018(2018广东深圳模拟广东深圳模拟)如图为远距离输电的电路原理图如图为远距离输电的电路原理图,则下列判断正确的则下列判断正确的是是()D DA.UA.U1 1UU2 2B.UB.U2 2=U=U3 3C.IC.I4 4III2 2解析解析:从电厂经升压变压器从电厂经升压变压器,电压被提高电压被提高,U,U1 1UII2 2.故故A A错误错误,D,D正确正确;由于输电线存在电阻由于输电线存在电阻,所以所以U U2 2UU3 3,故故B B错误错误;用户处为降用户处为降压变压器压变
6、压器,根据电流与匝数成反比根据电流与匝数成反比,知知I I2 2II4 4.故故C C错误错误.考点一理想变压器的原理和基本关系考点一理想变压器的原理和基本关系1.1.变压器的工作原理变压器的工作原理考点研析考点研析 核心探究核心探究重难突破重难突破2.2.理想变压器的制约关系理想变压器的制约关系【典例典例1 1】(2016(2016全国全国卷卷,19)(,19)(多选多选)如图如图,理想变压器原、副线圈分别接理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡有额定电压相同的灯泡a a和和b.b.当输入电压当输入电压U U为灯泡额定电压的为灯泡额定电压的1010倍时倍时,两灯泡两灯泡均能正常发光均
7、能正常发光,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.原、副线圈匝数之比为原、副线圈匝数之比为9191B.B.原、副线圈匝数之比为原、副线圈匝数之比为1919C.C.此时此时a a和和b b的电功率之比为的电功率之比为9191D.D.此时此时a a和和b b的电功率之比为的电功率之比为1919ADAD【针对训练针对训练】如图所示如图所示,理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上源上,交变电压瞬时值随时间变化的规律为交变电压瞬时值随时间变化的规律为u=311sin 100t(V),u=311sin 100t(V),副线圈所副线圈所在电路中接有一个
8、电阻、小电动机、理想交流电压表和理想交流电流表在电路中接有一个电阻、小电动机、理想交流电压表和理想交流电流表.已已知理想变压器的原、副线圈匝数比为知理想变压器的原、副线圈匝数比为101.101.电阻的额定功率为电阻的额定功率为44 W,44 W,小电动小电动机内电阻为机内电阻为1,1,电流表示数为电流表示数为3 A,3 A,各用电器均正常工作各用电器均正常工作.则则()A.A.电压表示数为电压表示数为31.1 V31.1 VB.B.小电动机的输出功率为小电动机的输出功率为21 W21 WC.C.变压器的输入功率为变压器的输入功率为44 W44 WD.D.通过保险丝的电流为通过保险丝的电流为30
9、 A30 AB B考点二理想变压器的动态分析考点二理想变压器的动态分析1.1.变压器动态分析的两种情况变压器动态分析的两种情况(1)(1)匝数比不变、负载发生变化的情况匝数比不变、负载发生变化的情况(如图如图)当负载电阻发生变化时当负载电阻发生变化时,I,I2 2变化变化,输出电流输出电流I I2 2决定输入电流决定输入电流I I1 1,故故I I1 1发生变化发生变化.I I2 2变化引起变化引起P P2 2变化变化,P,P1 1=P=P2 2,故故P P1 1发生变化发生变化.(2)(2)负载电阻不变、匝数发生变化的情况负载电阻不变、匝数发生变化的情况(如图如图)R R不变不变,U,U2
10、2改变改变,故故I I2 2发生变化发生变化.AD AD A.A.当单刀双掷开关与当单刀双掷开关与a a连接时连接时,电压表的示数为电压表的示数为22 V22 VB.B.当单刀双掷开关与当单刀双掷开关与a a连接时连接时,在滑动变阻器滑片在滑动变阻器滑片P P向上移动的过程中向上移动的过程中,电压表和电压表和电流表的示数均变小电流表的示数均变小C.C.当仅把单刀双掷开关由当仅把单刀双掷开关由a a扳向扳向b b时时,原线圈输入功率变小原线圈输入功率变小D.D.当单刀双掷开关由当单刀双掷开关由a a扳向扳向b b时时,调节滑动变阻器滑片到适当位置调节滑动变阻器滑片到适当位置,有可能实现调有可能实
11、现调节前、后原线圈输入功率相等节前、后原线圈输入功率相等变压器动态分析要点变压器动态分析要点反思总结反思总结处理此类问题的关键是要分清变量和不变量处理此类问题的关键是要分清变量和不变量,弄清理想变压器中各物理量弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系之间的联系和相互制约关系U U2 2由由U U1 1和匝数比决定和匝数比决定;I;I2 2由由U U2 2和负载电阻和负载电阻决定决定;I;I1 1由由I I2 2和匝数比决定和匝数比决定.1 1.负载电阻变化负载电阻变化(2019(2019山东淄博一中质检山东淄博一中质检)如图所示如图所示,理想变压器原线圈两理想变压器原线圈两端的电压不变
12、端的电压不变,电流表为理想电流表电流表为理想电流表,副线圈上通过输电线接有两个相同的灯副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡泡L L1 1和和L L2 2,输电线的等效电阻为输电线的等效电阻为R,R,开始开关开始开关S S断开断开,当开关当开关S S闭合后闭合后,以下说法正以下说法正确的是确的是()A.A.副线圈两端副线圈两端MNMN输出电压减小输出电压减小B.B.副线圈输电线等效电阻副线圈输电线等效电阻R R上的电压减小上的电压减小C.C.通过灯泡通过灯泡L L1 1的电流增大的电流增大D.D.原线圈中电流表的示数增大原线圈中电流表的示数增大题组训练题组训练D D解析解析:理想变压器的输出电压
13、是由输入电压和匝数比决定的理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压和由于输入电压和匝数比不变匝数比不变,所以副线圈的输出电压也不变所以副线圈的输出电压也不变,故故A A错误错误;由于副线圈的输出电压由于副线圈的输出电压不变不变,当当S S闭合时闭合时,副线圈的电阻减小副线圈的电阻减小,所以总的电流变大所以总的电流变大,所以副线圈输电线等所以副线圈输电线等效电阻效电阻R R上的电压增大上的电压增大,故故B B错误错误;当当S S闭合后闭合后,两个灯泡并联两个灯泡并联,电路的电阻减小电路的电阻减小,副线圈的电流变大副线圈的电流变大,所以通过电阻所以通过电阻R R的电流变大的电流
14、变大,电压变大电压变大,那么并联部分的电那么并联部分的电压减小压减小,所以通过灯泡所以通过灯泡L L1 1的电流减小的电流减小,故故C C错误错误;由于变压器的输入功率和输出由于变压器的输入功率和输出功率相等功率相等,副线圈的电阻减小了副线圈的电阻减小了,输出功率变大了输出功率变大了,所以原线圈的输入功率也要所以原线圈的输入功率也要变大变大,因为输入的电压不变因为输入的电压不变,所以输入的电流要变大所以输入的电流要变大,故故D D正确正确.2.2.原、副线圈匝数都变化原、副线圈匝数都变化(2016(2016四川卷四川卷,2),2)如图所示如图所示,接在家庭电路上的接在家庭电路上的理想降压变压器
15、给小灯泡理想降压变压器给小灯泡L L供电供电,如果将原、副线圈减少相同匝数如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件其他条件不变不变,则则()A.A.小灯泡变亮小灯泡变亮B.B.小灯泡变暗小灯泡变暗C.C.原、副线圈两端电压的比值不变原、副线圈两端电压的比值不变D.D.通过原、副线圈电流的比值不变通过原、副线圈电流的比值不变B B考点三远距离输电考点三远距离输电远距离输电问题的远距离输电问题的“三二一三二一”1.1.理清三个回路理清三个回路在回路在回路2 2中中,U,U2 2=U+U=U+U3 3,I,I2 2=I=I线线=I=I3 3.3.3.掌握一个守恒掌握一个守恒能量守恒关系式能量守恒关系式
16、P P1 1=P=P损损+P+P4 4.【典例【典例3 3】(2019(2019山东济宁质检山东济宁质检)图图(甲甲)为远距离输电示意图为远距离输电示意图,变压器为理想变压器为理想变压器变压器,升压变压器原副线圈匝数比为升压变压器原副线圈匝数比为 1100,1100,输入电压如图输入电压如图(乙乙)所示所示,远距远距离输电线的总电阻为离输电线的总电阻为100.100.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图(报警器未画出报警器未画出),R),R1 1为定值电阻为定值电阻,R,R2 2为半导体热敏材料制成的传感器为半导体热敏材料制成的传感器,当温度升当温度
17、升高时其阻值变小高时其阻值变小.未出现火警时未出现火警时,升压变压器的输入功率为升压变压器的输入功率为660 kW.660 kW.下列说法下列说法中正确的是中正确的是()A AA.A.远距离输电线路损耗的功率为远距离输电线路损耗的功率为90 kW90 kWB.B.远距离输电线路损耗的功率为远距离输电线路损耗的功率为180 kW180 kWC.C.当传感器当传感器R R2 2所在处出现火警时所在处出现火警时,输电线上的电流变小输电线上的电流变小D.D.当传感器当传感器R R2 2所在处出现火警时所在处出现火警时,R,R2 2两端的电压变大两端的电压变大【针对训练】【针对训练】已投产运行的已投产运
18、行的1 000 kV1 000 kV特高压输电项目特高压输电项目,是目前世界上输电电是目前世界上输电电压最高的输电工程压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用假设甲、乙两地原来用500 kV500 kV的超高压输电的超高压输电,在保持输送在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用现改用1 000 kV1 000 kV特高压输电特高压输电,不考虑其不考虑其他因素的影响他因素的影响.则则()D D核心素养核心素养【思维拓展】【思维拓展】把握三点把握三点,解决含二极管的变压器问题解决含二极管的变压器问题素养提升素养提升 学科素养学科素养演练提升演练提升1.1.二
19、极管具有单向导电性二极管具有单向导电性:正向导通正向导通,反向截止反向截止.2.2.先假设二极管不存在先假设二极管不存在,分析副线圈的电流分析副线圈的电流,再利用二极管的单向导电性对再利用二极管的单向导电性对副线圈的电流进行修正副线圈的电流进行修正.3.3.结合能量守恒定律进行分析结合能量守恒定律进行分析.【示例】【示例】(多选多选)如图如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n n1 1,n,n2 2.原线圈通原线圈通过一理想电流表过一理想电流表A A接正弦交流电源接正弦交流电源,一个二极管和阻值为一个二极管和阻值为R R的的负载电阻串联后接负载电阻串联后接
20、到副线圈的两端到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大反向电阻为无穷大.用交流电用交流电压表测得压表测得a,ba,b端和端和c,dc,d端的电压分别为端的电压分别为U Uabab和和U Ucdcd,则则()BDBDA.UA.UababUUcdcd=n=n1 1nn2 2B.B.增大负载电阻的阻值增大负载电阻的阻值R,R,电流表的读数变小电流表的读数变小C.C.负载电阻的阻值越小负载电阻的阻值越小,cd,cd间的电压间的电压U Ucdcd越大越大D.D.将二极管短路将二极管短路,电流表的读数加倍电流表的读数加倍解析解析:因副线圈负载中有二极管因副线圈
21、负载中有二极管,因此因此a,ba,b两点间电压与两点间电压与c,dc,d两点间电压不再满足两点间电压不再满足与线圈匝数成正比与线圈匝数成正比,因此因此A A项错误项错误;增大负载电阻的阻值增大负载电阻的阻值R,R,会使副线圈中的电流会使副线圈中的电流变小变小,因此原线圈中的电流表示数变小因此原线圈中的电流表示数变小,故故B B项正确项正确;副线圈两端电压由原副线圈副线圈两端电压由原副线圈的匝数比和原线圈电压决定的匝数比和原线圈电压决定,只减小负载电阻的阻值不会改变副线圈的电压只减小负载电阻的阻值不会改变副线圈的电压,故故c,dc,d两点间电压不变两点间电压不变,选项选项C C错误错误;当二极管
22、导通时会造成半波损失当二极管导通时会造成半波损失,若将二极管若将二极管短路短路,半波损失会消失半波损失会消失,因此电阻消耗的电功率会加倍因此电阻消耗的电功率会加倍,由由P=UIP=UI知知,因因P P加倍而加倍而U U不不变变,因此因此I I加倍加倍,因此电流表的读数加倍因此电流表的读数加倍,故故D D项正确项正确.高考模拟高考模拟B B A.2A.2B.3B.3C.4C.4D.5D.5C C 3.3.(2016(2016天津卷天津卷,5),5)如图所示如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电图中各电表均为理想电表表均为理想电表.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时向上滑动时,R,R1 1消耗的功率变大消耗的功率变大B.B.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时向上滑动时,电压表电压表V V示数变大示数变大C.C.当滑动变阻器的滑动触头当滑动变阻器的滑动触头P P向上滑动时向上滑动时,电流表电流表A A1 1示数变大示数变大D.D.若闭合开关若闭合开关S,S,则电流表则电流表A A1 1示数变大示数变大,A,A2 2示数变大示数变大B B
（山东专用）2020版高考物理一轮复习 第十一章 第2节 变压器 电能的输送课件 新人教版
