第12章 第2讲 变压器 电能的输送-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 新教材 新高考）

第2讲　变压器　电能的输送 授课提示：对应学生用书第312页 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 种类 单磁路一个副线圈 单磁路多个副线圈 双磁路变压器 原理 ΔΦ1＝ΔΦ2 E1＝n1 E2＝n2 ΔΦ1＝ΔΦ2＝ΔΦ3 E1＝n1 E2＝n2 E3＝n3 Φ1＝Φ2＋Φ3 E1＝n1 E2＝n2 E3＝n3 结构示意 关系 ＝ ＝＝ ＝＋ P1＝P2＋P3 I1n1＝I2n2 I1n1＝I2n2＋I3n3 P1＝P2 P1＝P2＋P3 4.常见变压器 (1)自耦变压器 (2)互感器 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在交流电路中 副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变为小电流 利用的公式 ＝ I1n1＝I2n2 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，可加大输电线的横截面积、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。 授课提示：对应学生用书第313页 考点一　理想变压器原理及基本关系的应用　 基础考点 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。 典例1　(2019·江苏卷)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压(　　) A．降低2 V　　　　　　　 B．增加2 V C．降低200 V D．增加200 V [解析]　假设理想变压器原线圈的输入电压为U1，则由变压器的工作原理可知＝，变压器副线圈的输出电压U2＝10U1；当输入电压增加20 V时，即输入电压为U1＋20 V，则变压器的输出电压U2′＝10U1＋200 V，则输出电压的变化量ΔU＝U2′－U2＝10U1＋200 V－10U1＝200 V，即输出电压增加200 V，A、B、C错误，D正确。 [答案]　D 典例2　(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了近似正弦式交流电，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(　　) 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 [解析]　由题知T＝0.2 s，则f＝＝5 Hz，A项错误；＝，其中Um1＝0.05 V，＝，可得Um2＝3 V，B项正确；变压器的输入电压产生的原理是永磁铁插入线圈产生感应电动势，其大小与磁场强弱有关，C项错误；对于理想变压器，在输电过程中满足输入功率等于输出功率，题中充电电路消耗的功率即变压器的输出功率，其与变压器的输入功率相等，D项错误。 [答案]　B 1．(原线圈电路中串联元件)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：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，由②得Un1＝110 V。又有＝③，I2＝④，I1＝⑤，联立①