第11章 第2讲 理想变压器与电能的输送（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（江苏专版）

第2讲　理想变压器与电能的输送 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：线圈的互感现象。 3．理想变压器的基本关系 (1)电压关系：＝。(2)电流关系：＝。 (3)功率关系：P入＝P出。 二、电能的输送 1．输电损耗： 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。 输电电流 电压损失 功率损失 I＝＝＝ ΔU＝U－U′＝IR ΔP＝P－P′＝I2R＝2R 2．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。 情境创设 变压器是生活、生产用电的必需设备，如图所示是电能输送的简单示意图。 微点判断　 (1)对于恒定电流，变压器没有变压作用。(√) (2)理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。(√) (3)变压器能改变交变电流的频率。(×) (4)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。(×) (5)变压器副线圈接入负载越多，原线圈的输入电流越小。(×) (6)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。 (√) (7)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。(√) (8)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。(√) (一) 理想变压器基本规律的应用(固基点) [题点全练通] 1．[理想变压器基本规律的应用] (2022·湖北高考改编 )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 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是(　 ) A．接收线圈的输出电压约为4 V B．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1 C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同 D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同 解析：选C　根据＝，可得接收线圈的输出电压约为U2＝8 V，A错误；根据＝，可得＝，故B错误；变压器是不改变交变电流的频率的，故C正确；由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的不相同，故D错误。 2．[含有二极管的变压器电路] 如图甲所示的充电器正在给手机充电。乙图是简化原理图，理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶2，原线圈接220 V交流电，副线圈通过理想二极管连接手机。下列说法正确的是(　 ) A．副线圈的电流为8 A B．手机两端的电压为8 V C．通过手机的电流为直流电 D．拔掉手机，充电线两端电压为零 解析：选C　手机的电阻未知，根据题给条件无法求出副线圈的电流，故A错误；根据＝可得，副线圈输出电压为U2＝U1＝8 V，经过二极管后，根据有效值定义可得·T＝·，解得手机两端的电压为U＝4 V，故B错误；因二极管具有单向导电性，所以通过手机的电流为直流电，故C正确；拔掉手机，充电线两端电压不为零，故D错误。 3．[初级线圈连接元件的变压器电路] 如图所示，某理想变压器原、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16倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(　 ) A．原、副线圈匝数比为15∶1 B．原、副线圈匝数比为16∶1 C．a和b两灯泡的电阻之比为1∶1 D．a和b两灯泡的电阻之比为16∶1 解析：选A　设灯泡的额定电压为U0，两灯均能正常发光，依题意知原线圈的输出端电压U1＝16U0－U0＝15U0，副线圈两端电压U2＝U0，故＝＝，故A正确，B错误；根据公式＝＝，因为小灯泡两端的电压相等，所以根据公式U＝IR可得，灯泡a和b的电阻之比为15∶1，故C、D错误。 [要点自悟明] 1．理想变压器的基本关系 功率关系 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 (1)只有一个副线圈时：＝ (2)有多个副线圈时：＝＝＝… 电流关系 (1)只有一个副线圈时：＝ (2)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) 2．变压器原、副线圈串联电阻或二极管的提醒 (1)分析原线圈与负载串联的变压器电路时要注意变压器的输入电压不等于电源的电压，而是等于电源电压减去串联负载的电压，即：U1＝U源－U串。 (2)分析含有二极管的变压器