第11章 第2节 变压器 电能的输送(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(老高考)人教版

　变压器　电能的输送 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 电磁感应的互感现象。 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，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。 甲　　　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　　　丁 (2)互感器 二、电能的输送 1．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制作导线。 (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。当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。 2．远距离输电 (1)远距离输电基本电路图及输电电路中各物理量之间的关系。 输出电流I2＝＝＝＝I3。 电压损失ΔU＝U2－U3＝I2R线。 功率损失ΔP＝P2－P3＝IR线＝R线。 (2)两变压器物理量的基本关系 电流关系：n1I1＝n2I2，n3I3＝n4I4，I2＝I3。 电压关系：＝，＝，U2＝U3＋ΔU。 功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P3＋ΔP。 一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率。 (√) (2)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。 (×) (3)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。 (×) (4)增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损失。 (×) (5)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。 (√) (6)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大。 (√) 二、教材习题衍生 1．(教科版选修3－2P50T5改编)钳式电流表的外形和结构如图中a、b所示。图b中电流表的读数为1.2 A，图c中用同一电缆线绕了3匝，则(　　) a　　　b　　　c A．这种电流表能测直流电流，图c的读数为2.4 A B．这种电流表能测交变电流，图c的读数为0.4 A C．这种电流表能测交变电流，图c的读数为3.6 A D．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图c的读数为3.6 A C　[钳式电流表利用了变压器的工作原理，因此钳式电流表只能测交变电流。根据＝可知，题图b中线圈单匝时，电流表的读数为1.2 A，在图c中绕3匝时，电流表读数为3.6 A，故选项C正确。] 2．(教科版选修3－2P58T10)如图所示为远距离输电线路的示意图。若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是(　　) A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 C　[变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A、B错误；用户的总电阻减小，根据P＝，消耗的功率增大，输电线电流增大，由P损＝IR线可知线路损失功率增大，C项正确；升压变压器的输出电压等于输电线电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压，D项错误。] 理想变压器基本关系的应用　 1．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。 2．理想变压器的制约关系 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 功率 原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定 电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定 [题组突破] 1．(多选)(2022·湖北学业水平等级考试)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220