专题07 理想变压器与远距离输电-2020-2021学年高二下学期物理期末考点大串讲（人教版）

专题07 理想变压器与远距离输电 思维导图 知识详解 知识点一、理想变压器 1．构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 （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．基本关系式 （1）功率关系：P入＝P出； （2）电压关系：＝；有多个副线圈时＝＝＝….； （3）电流关系：只有一个副线圈时＝。 由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。 4．理想变压器的规律 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 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入＝P出，当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋….。 电压 原、副线圈的电压比等于匝数比，即＝，与负载情况、副线圈个数的多少无关；当变压器有多个副线圈时，＝….。 电流 ①只有一个副线圈：电流和匝数成反比，即＝；②多个副线圈：由输入功率和输出功率相等确定③电流关系，即n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 频率 原、副线圈中电流的频率相等 制 约 关 系 电压 副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定，即U2＝U1（原制约副） 功率 副线圈中的功率P2由用户负载决定，原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定，即P1＝P2（副制约原） 电流 原线圈电流I1由副线圈的电流I2和匝数比决定，即I1＝I2（副制约原） 5．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。 【题1】如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000 sin 100πt（V）的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220 V，880 W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知 A．原、副线圈的匝数比为50∶1 B．交变电压的频率为100 Hz C．副线圈中电流的有效值为4 A D．变压器的输入功率为880 W 【答案】C 【解析】由电器RL正常工作，可得通过副线圈的电流为I＝＝ A＝4 A，故C对；副线圈导线所分电压为Ur＝4×6 V＝24 V，副线圈两端电压U2＝220 V＋24 V＝244 V，因此原、副线圈的匝数比＝＝＝，故A错；又P1＝P2＝U2I2＝244×4 W＝976 W，故D错；交变电压的频率f＝＝50 Hz，故B错。 【题2】（多选）如图，一理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈两端。假设该二极管正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则 A．Uab：Ucd＝n1：n2 B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大 D．将二极管短路，电流表的读数加倍 【答案】BD 【解析】若变压器初级电压为Uab，则次级电压为U2＝Uab；由于二极管的单向导电性使得副线圈中的反向电流为零，由有效值的定义可得T＝·解得Ucd＝U2，故＝，选项A错误；增大负载的阻值R，则变压器次级电流减小，则初级电流也减小，即电流表的读数减小，选项B正确；cd间的电压由变压器的初级电压决定，与负载电阻R的大小无关，选项C错误；若二极管短路则Ucd′＝U2＝Ucd，故此时R消耗的功率P′＝为原来的2倍，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，选项D正确。 6．解决变压器问题的三种思路 （1）电压：变压器原、副线圈的电压之比为；当变压器有多个副线圈时，＝….。 （2）功率：理想变压器的输入、输出功率为P入＝P出，当变压器有多个副线圈时，P1＝P2＋P3＋….。 （3）电流：由知，对只有一个副线圈的变压器有，当变压器有多个副线圈时有n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 【题3】如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.2 A。下列判断正确的是 A．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1 B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1 C．电流表A2的示数为0.1 A D．电流表A2的示数为0.4 A 【答案】B 【解析】由电压表V示数和电流表A1的示数可得