第12章 第2讲 变压器 远距离输电-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（粤教版 新教材 新高考）

第2讲　变压器　远距离输电 授课提示：对应学生用书第324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 (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。 一、判断题 1．变压器不但可以改变交流电压，也可以改变直流电压。(×) 2．变压器只能使交变电流的电压减小。(×) 3．高压输电的目的是增大输电的电流。(×) 4．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。(×) 5．变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。(√) 6．高压输电可以减少输电线路上的电能损失，且输电线路上电压越高越好。(×) 二、选择题 1．远距离输电都采用高压输电的方式，其主要优点是(　　) A．可根据需要调节交变电流的频率 B．可加快输电速度 C．可减少输电线上的能量损失 D．可节省输电线的材料 答案：C 2．有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V，这个电压是把380 V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1 140 匝，副线圈是(　　) A．1 080匝　　　　　　 B．1 800匝 C．108匝 D．8 010匝 答案：C 3．从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为5.0 Ω，用110 V和11 kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为(　　) A．100∶1 B．1∶100 C．1∶10 D．10∶1 解析：由题意知输电线上的电流I＝，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU＝Ir＝，故＝＝＝＝，故选项A正确。 答案：A 授课提示：对应学生用书第325页 考点一　理想变压器原理及基本关系的应用 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　(2023·广东江门质检)人们在生产生活中经常使用变压器，用它来改变交流电的电压，满足各种实际需要。如图所示，变压器是理想变压器，原线圈的输入电压、匝数、输入功率、电流和交流电的频率分别为U1、n1、P1、I1和f1；副线圈的输出电压、匝数、输出功率、电流和交流电的频率分别为U2、n2、P2、I2和f2。已知U1>U2，下列说法中正确的是(　　) A．n1<n2　　　　　　 B．f1<f2 C．I1＝I2 D．P1＝P2 [解析]　根据理想变压器的电压关系＝，由于U1>U2，所以n1>n2，A错误；理想变压器原、副线圈的频率总是相同，B错误；根据理想变压器的电流关系＝，由于n1>n2，所以I1<I2，C错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，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