2025届高考物理一轮复习导学案：变压器及远距离输电

变压器及远距离输电

任务一：理想变压器的原理及基本关系的应用

课本导练

1．构造和原理

(1)构造：如图所示，变压器是由           和绕在铁芯上的           组成的．

(2)原理：电磁感应的       现象．

2．基本关系式

(1)功率关系：P入     P出．

(2)电压关系：＝      .

(3)电流关系：只有一个副线圈时＝     .

(4)频率关系：f出      f入．

3．含有多个副线圈的变压器

计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系：

电压关系：＝＝＝…＝

功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn

电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn

讨论展示

[例1]（多选） 电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是（　　）

1. 交流电的周期为0.02s
2. 原副线圈匝数比
3. 输出的最大电压为220V
4. 若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW

[例2] （多选）如图所示为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，Q为滑动变阻器上的滑片，导线接在有效值不变的交流电源两端，电流表为理想电表，下列说法正确的是（　　）

1. 适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器可升压
2. 滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大
3. 滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，变压器的输入功率变大
4. 滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，滑动变阻器两端的电压一直减小

[例3] （多选）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（　　）

1. n1为2200匝，Um为220 V
2. BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A
3. 若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz
4. 若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s

 

[例4]如图甲所示，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕中心转轴匀速转动，产生的感应电动势如图乙所示，发电机输出端接理想变压器，理想变压器原、副线圈匝数比，副线圈1接额定电压为4V的小灯泡，副线圈2连接定值电阻R。开关S断开时，小灯泡正常发光，理想电流表的示数为1A。开关S闭合后，调整矩形线圈的转速为原来的1.2倍，小灯泡仍正常发光。下列说法正确的是（　　）

1. t＝0时，线圈平面与磁场方向夹角为30°
2. 矩形线圈的电阻为20Ω
3. 图乙中瞬时感应电动势e随时间的变化关系为
4. 开关S闭合后发电机的总功率为开关S闭合前发电机总功率的1.2倍

任务二：处理变压器中特殊问题

课本导练

1．等效电阻法

当理想变压器的副线圈接         元件时，可以把理想变压器（含副线圈中的元件）等效成一个电阻来处理，设原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈输入电压为U1，电流为I1，副线圈输出电压为U2，电流为I2，副线圈负载电阻为R，则等效电阻。

2.副线圈中含二极管

(1)二极管具有      导电性，,

(2)设副线圈电压的最大值为U2m,，

(3)若电压与电流相位不同，不能用求解功率

讨论展示

[例5] 如图所示为一含有理想变压器的电路，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈所接电源为正弦式交流电源且输出电压恒定，定值电阻的阻值相等，A为理想交流电流表。已知开关断开时，电流表A的示数为，则闭合开关后，电流表A的示数变为（　　）

A． B． C． D．

[例6] 如图甲所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2＝44：1，变压器原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝3Ω，R2＝2Ω的定值电阻，理想二极管与电阻R1并联，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　）

1. 副线圈中交流电频率为100Hz
2. 电压表的示数为2V
3. R1消耗的功率为3W
4. 变压器输入功率为8.75W

[例7] 如图所示，在制作变压器时，某同学将两个线圈绕在变压器铁芯的左右两个臂上，当通交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈的电阻，副线圈的电阻，定值电阻，理想电流表的量程足够大，原线圈接入有效值的正弦交流电压。下列说法正确的是（　　）

A．电流表的示数为0.22A B．原线圈中的电流为8.8A

C．副线圈两端电压为440V               D．副线圈损耗的电功率为0.968W

任务三：理清远距离输电中功率、电压、电流之间的关系

课本导练

1．理清输电电路图的三个回路(如图)