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（老教材 新高考）

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、生产用电的必备设备，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·北京高考)某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22 000 V，输出电流为300 mA。该变压器(　 ) A．原、副线圈的匝数之比为100∶1 B．输入电流为30 A C．输入电流的最大值为15 A D．原、副线圈交流电的频率之比为1∶100 解析：选B　原、副线圈的匝数之比为＝＝＝，故A错误；根据＝可得输入电流为I1＝I2＝100×300×10－3A＝30 A，故B正确；输入电流的最大值为Im＝I1＝30 A，故C错误；变压器不会改变交流电的频率，故原、副线圈交流电的频率之比为1∶1，故D错误。 2．[含有二极管的变压器电路] (2023·汉中高三月考)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] (2021年8省联考·河北卷)如图，理想变压器原线圈匝数为1 100匝，接有一 阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0 V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10 V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为(　　) A．225 B．550 C．2 200 D．4 400 解析：选C　设电压表V1的示数为U1，理想变压器原线圈两端电压为Un1，副线圈两端电压为Un2，单匝线圈两端的电压为U3，则有＝　①，＝　②，联立解得：Un1＝110 V。又有＝　③，I2＝　④，I1＝　⑤，可得：＝　⑥，联立①⑥两式可解得Un2＝220 V，n2＝2 200，故C项正确。 [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．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。 3．分析含有二极管的变压器电路问题时，要注意理想二极管的单向导电性对交变电流的影响及对应有效值的变化。 (二) 理想变压器的动态分析(精研点) 1．理想变压器的