第十二章 第2讲 变压器 电能的输送-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮复习讲义（新教材，人教版）

第2讲　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　　　　和绕在铁芯上的　　　　组成的。 (1)原线圈:与　　　　连接的线圈,也叫　　　　线圈。  (2)副线圈:与　　　　连接的线圈,也叫　　　　线圈。  2.原理:电磁感应中的　　　　。  3.理想变压器的基本关系(以一个副线圈为例) (1)电压关系:=　　　　。  (2)电流关系:=　　　　。  (3)功率关系:　　　　。  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′,用户两端的电压为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′ =　　　  ΔP=P-P′= 　　=()2R= ΔUI= 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　　　　、采用 　　　　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　　　　。  [教材情境] (粤教版选择性必修第二册第84页练习1)如图所示是远距离交流输电的简化示意图。其中发电厂的输出电压是U,两条输电线的等效总电阻为r,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I2。 1.正误辨析 (1)对于恒定电流,变压器没有变压作用。(　　) (2)变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率。(　　) (3)将正常工作的变压器与用户端断开时,副线圈两端无电压。(　　) (4)变压器副线圈并联更多的用户端时,原线圈输入的电流随之减小。(　　) (5)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。(　　) (6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的。(　　) 2.如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I2。则(　　) A.用户端的电压为 B.输电线上损失的电压为U C.理想变压器的输入功率为r D.输电线路上损失的电功率为I1U 考点一　理想变压器的原理及基本关系 1.变压器的工作原理 2.理想变压器中的相互作用关系 理想变压器 (1)没有能量损失(无铜损、铁损); (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 P入=P出 电压 关系 原、副线圈的电压比等于匝数比,与负载情况、副线圈个数无关 电流 关系 只有一个副线圈时,电流和匝数成反比;有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系 频率 关系 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 功率 原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定 电流 原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定 3.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。 (2)互感器。 ①电压互感器(n1>n2):把高电压变成低电压,如图丙所示。 ②电流互感器(n1<n2):把大电流变成小电流,如图丁所示。 变压器线圈中的电流越大,所用的导线应当越粗。街头有一变压器是降压变压器,假设它只有一个原线圈和一个副线圈,哪个线圈应该使用较粗的导线?为什么? [例1] [变压器的原理和基本关系] (2022·河北卷,3)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一,其发电、输电简易模型如图所示。已知风轮机叶片转速为每秒z转,通过转速比为1∶n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S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为B,t=0时刻,线圈所在平面与磁场方向垂直,发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。忽略线圈电阻,下列说法正确的是(　　) A.发电机输出的电压为πNBSz B.发电机输出交变电流的频率为2πnz C.变压器原、副线圈的匝数比为πNBSnz∶U D.发电机产生的瞬时电动势e=πNBSnzsin(2πnz) [例2] [含有二极管的变压器问题分析] (2022·广东广州模拟)(多选)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2= 22∶5,电阻R1=R2=25 Ω,D为理想二极管,原线圈接u= 220sin 100πt V 的交变电流,则(　　) A.交变电流的频率为100 Hz B.通过R2的电流为1 A C.通过R2的电流为 A D.变压器的输入功率为150 W [例3] [自耦变压器] (2022·广东