第十三章 第2节　变压器　电能的输送-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

第2节　变压器　电能的输送 授课提示：对应学生用书第274页 [主干知识·梳理] 一、理想变压器 1．构造和原理 (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。 (2)原理：电磁感应的互感现象。 2．基本关系式 (1)功率关系：P入＝P出。 (2)电压关系：只有一个副线圈时＝。 有多个副线圈时＝＝＝…。 (3)电流关系：只有一个副线圈时＝。 由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。 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。 (2) 二、远距离输电 1．输电过程(如图所示) 2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′。(2)ΔU＝IR。 3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′。(2)ΔP＝I2R＝。 4．输送电流 (1)I＝。(2)I＝。 [易错易混·诊断] 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 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。 (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。(√) 授课提示：对应学生用书第275页 　　师生互动 1．理想变压器的工作原理 2．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) 3.变压器问题的两点说明 (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。 [典例]　(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝Umcos(100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是(　　) A．n1为1 100匝，Um为220 V B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s [解析]　根据理想变压器的变压规律有＝，代入U＝220 V得n1＝2 200匝，Um＝U＝220 V，A错误；由功率与电压的关系得UBC＝＝12 V，根据理想变压器的变压规律有＝，代入数据解得nBC＝120匝，由欧姆定律得I＝＝1 A，B错误；由以上分析结合题意可知UAB＝18 V，UAC＝30 V，变压器不改变交变电流的频率，故f＝＝50 Hz，C错误；由欧姆定律得I′＝＝2.5 A，周期T＝＝0.02 s，D正确。 [答案]　D 1．(2023·辽宁沈阳模拟)一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝2∶1，原线圈中接有定值电阻R，副线圈中并联有两个阻值也为R的定值电阻，如图所示，原线圈接有电压为U的交流电源，则副线圈的输出电压为(　　) A.　　　　　　　 B. C. D. 解析：设原线圈中电流为I，则根据电流之比等于线圈匝数的反比可知，副线圈中电流为2I；可知原线圈R两端的电压UR＝IR，副线圈的输出电压U2＝IR，根据变压器电压之比与线圈匝数关系可知U1∶U2＝2∶1，根据电路规律可知U＝UR＋U1，联立以上各式解得U2＝U，故B正确，A、C、D错误。 答案：B 2．充电器给手机充电的简化原理图如图所示，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：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