2024届高考物理一轮复习导学案：第二讲 变压器与远距离输电

第二讲 变压器与远距离输电 一．理想变压器的原理及相关规律 1.理想变压器的条件 （1）磁感线全部集中在铁芯内，没有磁通量的损失； （2）铁芯内无内能产生，没有能量损失； （3）线圈电阻产生的内能忽略不计。 2.理想变压器的相关规律 （1）只有一个副线圈 1）电压关系：； 2）电流关系：； 3）功率和频率不变：、； （2）有多个副线圈时 1）电压关系：； 2）电流关系： 推导：由得 例1.（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=2:1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL=6Ω，AB端电压（V），下列说法正确的是（ ） A.电流频率为50Hz B.电压表读数为24V C.电流表读数为0.5A D.变压器输入功率为6W 例2.如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈的匝数分别为50匝和100匝，L1是“6V 2W”的小灯泡，L2是“12V 4W”的小灯泡，当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流有效值为（ ） A.A B.A C.A D.A 二．两类常见的变压器 （1）自耦变压器 自耦变压器（又称为调压器）只有一个线圈，取其中一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压，也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用。 （2）互感器 1）电压互感器：将高电压变为低电压； 2）电流互感器：将大电流变为小电流。 三．变压器的动态分析 1.三个制约关系 （1）输入电压U1决定输出电压U2；（2）输出电流I2决定输入电流I1； （3）输出功率P2决定输入功率P1； 2.分类讨论 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 Ⅰ.U1不变，不论R如何变化，U2不变； Ⅱ.当R变大时I2变小P2变小P1变小I1也变小；反之同理； Ⅰ.U1不变、变化U2变化； Ⅱ.R不变、n2上移U2变大I2变大； P2变大P1变大I1也变大；反之同理； 注意：在变压器的动态分析中，应通过输出功率的变化判断输入功率的变化，再判断输入电流的变化。（I2与I1同时变大或变小） 例3.理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过Q调节，在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，如图所示，若（ ） A.Q位置不变，将P向上滑动，U’变大 B.Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变大 C.P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变大 D.P位置不变，将Q向上滑动，变压器的输入功率不变 例3题图 例4题图 例4.（多选）如图所示为一理想变压器，S是为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则（ ） A.保持U1及P的位置不变，S由a切换到b时，I1增大 B.保持U1及P的位置不变，S由b切换到a时，R消耗的功率减小 C.保持U1不变，S接a处，使P上滑时，I1增大 D.保持P的位置不变，S接a处，若U1增大，I1增大 四．理想变压器等效电阻问题 电路中原线圈所在的电路可等效为如图2所示的电路，原线圈的等效电阻与副线圈的总电阻之比为：，即；可得 ； 例5.一理想变压器原、副线圈的匝数比为3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则（ ） A.U=66V， B.U=22V， C.U=66V， D.U=22V， 例6.如图所示，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流电源。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 五．远距离输电问题 1.三个回路中电压、电流及功率的关系 输出功率为、输出电压为、输电电压为、输电电流为（）、导线电阻为 （1）功率关系：、