【物理】2019届一轮复习人教版变压器、电能的输送学案 18页

第2讲　变压器、电能的输送 一、理想变压器 ‎1.构造 如图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.理想变压器原、副线圈基本量的关系 理想变 压器 ‎(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)‎ ‎(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)‎ 基 本 关 系 功率 关系 根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出 电压 关系 原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：＝，与负载、副线圈的个数无关 电流 关系 ‎(1)只有一个副线圈时：＝ ‎(2)有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率 关系 f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)‎ ‎‎ ‎4.几种常用的变压器 ‎(1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示.‎ 图2‎ ‎(2)互感器 自测1　关于理想变压器，下列说法正确的是(　　)‎ A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用 B.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 C.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 D.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 答案　A 二、电能的输送 如图3所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R.‎ 图3‎ ‎1.输出电流 I＝＝＝.‎ ‎2.电压损失 ‎(1)ΔU＝U－U′‎ ‎(2)ΔU＝IR ‎3.功率损失 ‎(1)ΔP＝P－P′‎ ‎(2)ΔP＝I2R＝()2R ‎4.减少输电线上电能损失的方法 ‎(1)减小输电线的电阻R.由R＝ρ知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线.‎ ‎(2)减小输电线中的电流.在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压.‎ 自测2　教材P50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 B.1∶100 C.1∶10 D.10∶1‎ 答案　A 解析　由题意知输电线上的电流I＝，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU＝Ir＝，‎ 故＝＝＝，故选A.‎ 命题点一　理想变压器原理的应用 例1　(2016·全国卷Ⅰ·16)一含有理想变压器的电路如图4所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定.当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为(　　)‎ 图4‎ A.2 B.3 C.4 D.5‎ 答案　B 解析　开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2＝，副线圈的输出电压U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原线圈两端的电压U1＝5I2，则U＝U1＋IR1＝5I2＋3I；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比＝，通过R2‎ 的电流I2′＝，副线圈的输出电压U2′＝I2′R2＝，由＝可得原线圈两端的电压U1′＝4I2，则U＝U1′＋4IR1＝4I2＋12I，联立解得＝3，选项B正确.‎ ‎　　‎ 变式1　(多选)(2016·全国卷Ⅲ·19)如图5所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A.原、副线圈匝数比为9∶1‎ B.原、副线圈匝数比为1∶9‎ C.此时a和b的电功率之比为9∶1‎ D.此时a和b的电功率之比为1∶9‎ 答案　AD 解析　设灯泡的额定电压为U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈输出端电压为U1＝9U0，副线圈两端电压为U2＝U0，故＝，＝＝，A正确，B错误；根据公式＝可得，＝，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的电功率之比为1∶9，C错误，D正确.‎ 命题点二　理想变压器的动态分析 ‎1.匝数比不变的情况(如图6)‎ 图6‎ ‎(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2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，P1＝P2，故P1发生变化.‎ ‎2.负载电阻不变的情况(如图7)‎ 图7‎ ‎(1)U1不变，发生变化，故U2变化.‎ ‎(2)R不变，U2变化，故I2发生变化.‎ ‎(3)根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化.‎ 例2　(多选)(2017·山东潍坊中学一模)如图8所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态.当S闭合后，所有灯泡都能发光.下列说法中正确的是(　　)‎ 图8‎ A.灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等 B.灯泡L2两端的电压变小 C.灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变 D.变压器原线圈的输入功率不变 答案　AB 解析　当S闭合后，根据I1n1＝I2n2可知，因为是降压变压器，n1>n2，则I1U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高 C.U2n2，知U2