3.3-4 变压器 电能的输送 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

61级物理导学案 编号：61DWL7320240105 编写：李起兴 审核：物理组 变压器 电能的输送导学案 【学习目标】1.知道变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题. 2.理解远距离输电的原理并会计算线路损失的电压和功率. 【重难点】变压器中的电压、电流、功率关系的应用；远距离输电的基本分析思路 【导入环节】理想变压器的构造？变压器变了什么？没变什么？ 功率、电压、电流关系？ 实际变压器看作理想变压器，主要是忽略哪些功率损耗？ 【思考环节】 一、几种常见的变压器 （1）自耦变压器 自耦变压器原理如左图所示： 若AX为输入端，触头a向上移动时，副线圈匝数N2 （变大/小），输出电压 。 （2）“一原多副”的变压器 (1)输入功率与输出功率的关系： (2)电压与匝数的关系： (3)电流与匝数的关系： （3）互感器（如图所示） ①电压互感器：把 (高/低)电压变成 电压， 联在电路中，相当于_____(升/降)变压器； ②电流互感器：把 (高/低)电流变成 电流， 联在电路中，相当于_____(升/降)变压器。 例1．低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为的交流电后能正常工作，则（　　） A．卤素灯两端的电压有效值为 B．变压器原、副线圈的匝数比为55∶3 C．流过卤素灯的电流为 D．卤素灯的电阻为 例2．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．原线圈的输入功率为 B．电流表的读数为 C．电压表的读数为 D．副线圈输出交流电的周期为50s 例3．如图所示的变压器，输入电压为，可输出、、电压，匝数为的原线圈中电压随时间变化为．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为。将阻值为的电阻R接在两端时，功率为。下列说法正确的是（　　） A．n1为1100匝，为 B．间线圈匝数为120匝，流过R的电流为 C．若将R接在两端，R两端的电压为，频率为 D．若将R接在两端，流过R的电流为，周期为 二、等效电阻法 写出等效电阻R’与负载电阻R的关系。（有余力的同学可尝试推导） 例4．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数的比值为（　　） A．2 B．3 C．4 D．5 例5．如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（　　） A．电流表A1示数减小 B．电流表A2示数增大 C．原线圈输入功率先增大后减小 D．定值电阻R消耗的功率先减小后增大 例6．如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（　　） A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变 B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大 C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大 D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小 三、电能的输送 1.远距离、高压输电的电路示意图如下图所示，已标注P、U、I、n相关量。 . （1）将P1、P2、P3、P4从大到小排序 （2）U1与U2的大小有什么关系、U2与U3、U3与U4呢？ （3）I1与I2、I2与I3、I3与I4各自有什么关系？ 2．核心：（1）功率：①P1＝ ＋P4 ②损失功率= = （2）电压：①在回路2中，电压关系U2＝ ＋ ②损失电压 。 （3）电流：在回路2中，电流关系I2＝ ＝I3 例7．某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R = 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（   ）    A．发电机的输出电流为368A B．输电线上损失的功率为4.8kW C．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2