备战2020年高考物理一轮复习第2讲 变压器、电能的输送讲义.docx

1 11 2 1 1 1 2 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 功率 关系  没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流) 没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 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 ＝P 入 出 基 本 关 系  电压 关系 电流 关系 频率 关系 U n 原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式： ＝ ， U n 2 2 与负载、副线圈的个数无关 I n (1)只有一个副线圈时： ＝ I n 2 1 (2)有多个副线圈时：由 P ＝P 得 I U ＝I U ＋I U 入 出 1 1 2 2 3 3 ＋…＋I U 或 I n ＝I n ＋I n ＋…＋I n n n 1 1 2 2 3 3 n n f ＝f (变压器不改变交变电流的频率) 1 2 1 ?????22 ? ? ? ? ? 2 2 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 电压互感器?nn ?：把高电压变成低电压， 1 2 如图丙所示. (2)互感器 电流互感器?nn ?：把大电流变成小电流， 1 2 如图丁所示. 自测 1  关于理想变压器，下列说法正确的是( ) 变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用 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 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 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 P P′ U－U′ I＝ ＝ ＝ . U U′ R 2.电压损失 ΔU＝U－U′ ΔU＝IR 3.功率损失 (1)ΔP＝P－P′ P (2)ΔP＝I R＝( ) R U 2 31 2U U ΔU U 11021??? ?1111 12? ? ? ?nn2221124In U ′ n ?n? ?n? ? ? ?nn2 3 1 2 U U ΔU U 110 2 1 ? ? ? ? 1 1 1 1 1 2 ? ? ? ? n n 2 2 2 1 1 2 4In U ′ n ?n? ?n? n 1 1 1 1 1 1 2 2 ? ? ? ? n n 2 2 2 2 2 4.减少输电线上电能损失的方法 l (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. S (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 P Pr ΔU U 11×10 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 ＝ ＝ 2 1 100 ＝ ，故选 A. 1 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 R 、R 和 R 的阻值分别为 3 Ω、1 Ω 1 2 3 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 I n In 解析 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比 ＝ ，通过 R 的电流 I ＝ ，副线圈的输出电压 I n 2 2 n 2 1 2 5In U n n n U ＝I (R ＋R )＝ ，由 ＝ 可得原线圈两端的电压 U ＝5I ，则 U＝U ＋IR ＝5I 2 2 2 3 n U n 1 1 1 2 2 2  2  ＋3I；开关闭合 4I n 4In 时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比 ＝ ，通过 R 的电流 I ′＝ ，副线圈的输出电压 U ′＝I ′R I ′ n 2 2 n 2 2 2 2 ＝ ，由 ＝ 可得原线圈两端的电压