第43讲 变压器和远距离输电-2024届高中物理一轮复习提升素养导学案（全国通用）

第43讲 变压器和远距离输电 学习目标 明确目标 确定方向 1变压器的结构和基本原理 2. 变压器的电压，功率，电流关系 3. 远距离输电的分析和减少功率损失的分析 【知识回归】 回归课本 夯实基础 第一部分基础知识梳理 一．理想变压器 1．构造：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：电磁感应的互感现象 3．理想变压器及其基本关系 理想变压器 (1)没有“铜损”(线圈电阻为零，不发热) (2)没有“铁损”(铁芯中无涡流，不发热) (3)没有“漏磁”(磁通量全部集中在铁芯中) 基本关系 [注2] 功率 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 关系 只有一个副线圈时：＝ 电压关系 有多个副线圈时：＝＝＝… 电流关系 只有一个副线圈时：＝ 有多个副线圈时：I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率) 二、电能的输送 如图所示，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。 1．输出电流：I＝＝＝。 2．电压损失：ΔU＝U－U′＝IR。 3．功率损失：ΔP＝P－P′＝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。 【典例分析】 精选例题 提高素养 【例1】如图为一理想自耦变压器，输入端接交流稳压源，输出端电路由电阻和构成，变压器的原、副线圈匝数之比为，当k值由5变到10后（　　）    A．流经的电流减小到原来的 B．两端的电压增加到原来的2倍 C．电阻上的总功率减小到原来的 D．上的功率减小到原来的 【例2】多选．如图所示为一理想变压器，其中a、b、c为三个额定电压相同的灯泡，电源电压。电源电压有效值为灯泡额定电压的4倍，三个灯泡刚好都正常发光。下列说法正确的是（　　） A．三个灯泡的额定电压为2V B．变压器原、副线圈匝数比为3：2 C．流过灯泡c的电流，每0.02s方向改变一次 D．此时灯泡a和b消耗的电功率之比为2：3 【例3】．互感器又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称，用于测量或保护系统。如图，P1、P2是测量交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），则P1、P2分别为（　　）      A．电压互感器，电流互感器 B．电流互感器，电压互感器 C．电流互感器，电流互感器 D．电压互感器，电压互感器 【例4】．风力发电是主要的绿色电能之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速，通过转速比为1:10的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为，线圈匝数为100，匀强磁场的磁感应强度为，发电机输出功率为，升压变压器原副线圈匝数比，用户得到电压为220V，两理想变压器之间输电线的总电阻为，其它线路电阻不计。时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直。求： （1）发电机产生电动势的最大值； （2）发电机产生电动势的瞬时值表达式； （3）降压变压器原副线圈匝数比。 【巩固练习】 举一反三 提高能力 _ 1．钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量电流强度很大的电流，其原理如图所示。若原线圈与副线圈的匝数比为1:500，电流表A的示数为1A，则（　　）    A．钳形电流表能够用来测量直流电的电流 B．被测电路电流的有效值为500A C．被测电路电流的平均值为500A D．被测电路电流的最大值为500A 2．如图为可调压式自耦变压器，在电压保持不变的情况下，滑片P顺时针转过适当角度，滑片向上移动适当距离，则（　　）      A．将增大 B．将不变 C．定值电阻的热功率减小 D．流经定值电阻的电流不变 3．某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出