内容正文:
第2讲 变压器 电能的输送
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一、理想变压器
1.构造和原理
(1)构造:如图所示,变压器是由__________和绕在铁芯上的_________组成的。
闭合铁芯
两个线圈
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P入=P出
U2I2+U3I3+…+UnIn
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3.几种常用的变压器
(1)自耦变压器——调压变压器,如图A、B所示。
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低电压
小电流
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二、远距离输电
1.输电过程(如图所示)
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IR
I2R
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1.理想变压器的工作原理
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2.理想变压器的基本关系
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制约关系 电压 原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2
功率 副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入
电流 副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1
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理想变压器的原理和基本关系的应用在近几年高考命题中出现的频率较高,分析高考题可以发现,每年的考题都是源于教材习题的拓展提升。教材习题多以简单的规律应用为主,而高考题通常会拓展为变压器规律的综合应用,甚至拓展为原线圈含有用电器或将变压器与交变电流的规律相结合,考查学生灵活应用知识解决问题的能力。同学们可通过以下示例认真体会,感悟高考真题与教材习题间的溯源关系。
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典例1 [人教版选修3-2·P44·T3]
当变压器一个线圈的匝数已知时,可以用下面的方法测量其他线圈的匝数:把被测线圈作为原线圈,用匝数已知的线圈作为副线圈,通入交流,测出两线圈的电压,就可以求出被测线圈的匝数。已知副线圈有400匝,把原线圈接到220 V的线路中,测得副线圈的电压是55 V,求原线圈的匝数。
[答案] 1 600匝
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拓展❶ 变压器原理的理解应用
(2021·广东卷)某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2 s,电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60。下列说法正确的是( )
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A.交流电的频率为10 Hz
B.副线圈两端电压最大值为3 V
C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
答案:B
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【真题命题立意】 本题在典例1变压器规律简单应用的基础上,拓展为对变压器原理的理解应用,题目中的考查点由典例1中直接应用规律进行变压器匝数的计算,拓展为永磁体的运动形成交变电流,但考查的核心知识点仍然是变压器原理的理解和基本规律的应用。
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拓展❷ 变压器与交变电流综合的分析与计算
(多选)(2020·全国Ⅲ卷)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R1、R2、R3均为固定电阻,R2=10 Ω,R3=20 Ω,各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是( )
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A.所用交流电的频率为50 Hz
B.电压表的示数为100 V
C.电流表的示数为1.0 A
D.变压器传输的电功率为15.0 W
答案:AD
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