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1、第2课时 变压器 电能的输送,基础回顾,核心探究,演练提升,基础回顾 自主梳理融会贯通,知识梳理,一、理想变压器 1.变压器的原理,现象是变压器工作的基础.电流通过原线圈时在铁芯中激发 ,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断 ,变化的磁场在副线圈中产生 电动势.在输入电压一定时,原、副线圈取不同的匝数,副线圈输出的电压也不一样.,互感,磁场,变化,感应,2.理想变压器的基本关系 (1)功率关系: .,P入=P出,降压,升压,请根据变压器的原理写出当理想变压器有多个副线圈时的电压关系,并根据P入=P出推出电流关系.,3.几种常见的变压器 (1)自耦变压器调压变压器 (2)互感器,
2、电压,电压,多于,电流,电流,少于,二、电能的输送 1.输电过程(如图所示),3.电压损失 (1)U= . (2)U=U-U. 4.功率损失,Ir,I2r,(2)P=P-P.,自主检测,1.思考判断 (1)理想变压器的基本关系式中,电压和电流可以均为有效值.( ) (2)变压器不但能改变交变电流的电压,也能改变直流电流的电压,还能改变交变电流的频率.( ) (3)正常工作的变压器,当副线圈与用电器断开时,副线圈两端无电压.( ) (4)变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小.( ) (5)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.( ),答案:(1) (2) (3) (
3、4) (5),2.如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为12;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 V,额定功率为22 W;原线圈电路中接有理想电压表和理想电流表.现闭合开关,灯泡正常发光.若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则( ),A,3.(2018深圳模拟)如图为远距离输电的电路原理图,则下列判断正确的是( ) A.U1U2 B.U2=U3 C.I4I2,D,解析:从电厂经升压变压器,电压被提高,U1I2.故A错误,D正确;由于输电线存在电阻,所以U2U3,故B错误;用户处为降压变压器,根据电流与匝数成反比,知I2I4.故C错误.,核心探究 分类探究各个击破,考点一
4、理想变压器的原理和基本关系,1.变压器的工作原理,2.理想变压器的制约关系,【典例1】 (2016全国卷,19)(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光,下列说法正确的是( ) A.原、副线圈匝数之比为91 B.原、副线圈匝数之比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19,AD,反思总结 关于理想变压器的四点注意 (1)变压器不能改变恒定电流. (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率. (3)理想变压器本身不消耗能量,所以没有能量损失. (4)理想变压器
5、没有磁通量损失,磁通量全部集中在铁芯中.,多维训练,1.变压器的有关规律(2018北京模拟)(多选)如图所示,理想变压器原副线圈匝数之比为41.原线圈接入一电压为u=U0sin t的交流电源,副线圈接一个R=27.5 的负载电阻.若U0=220 V,=100rad/s,则下述结论正确的是( ),AC,解析:原线圈电压有效值U1=220 V,由电压比等于匝数比可得副线圈电压有效值U2=55 V,A正确;电阻R上的电流为2 A,由原副线圈电流比等于匝数的反比,可得电流表示数为0.5 A,C正确;输入功率为P=2200.5 W=110 W,D错误;周期T= =0.02 s,B错误.,2. 变压器规律
6、的应用(2017江苏苏锡常镇一模)钳形电流测量仪的结构图如图所示,其铁芯在捏紧扳手时会张开,可以在不切断被测载流导线的情况下,通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0,则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是( ),C,考点二 理想变压器的动态分析,1.变压器动态分析的以下两种情况 (1)匝数比不变、负载发生变化的情况(如图),当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化. I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化.,(2)负载电阻不变、匝数发生变化的情况(如图),R不变,U2改变,故I2发生变化.,2.分析动态问题的思维程序可表示为,【
7、典例2】 (2018湖北黄石模拟)(多选)如图所示为原、副线圈匝数比为n1 n2=101的理想变压器,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈c,d两端加上u1=220 sin 100t(V)的交变电压,则( ),AD,A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22 V B.当单刀双掷开关与a连接时,在滑动变阻器触头P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小 C.当仅把单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈输入功率变小 D.当单刀双掷开关由a扳向b时,调节滑动变阻器滑片到适当位置,有可能实现调节前、后原线圈输入功率相等,题后反思 变压器动态分析要点 处理此类问
8、题的关键是要分清变量和不变量,弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系U2由U1和匝数比决定;I2由U2和负载电阻决定;I1由I2和匝数比决定.,多维训练,1. 负载电阻变化(2018石家庄模拟)如图所示电路中,变压器为理想变压器,a,b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是( ) A.电压表V1示数增大 B.电压表V2,V3示数均增大 C.该变压器起升压作用 D.变阻器滑片是沿cd的方向滑动,D,解析:电压表V1的示数和a,
9、b间电压的有效值相同,滑片滑动时V1示数不变,选项A错误;电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压,原、副线圈匝数不变,输入电压不变,故V2示数不变,V3示数为V2示数减去R0两端电压,两线圈中电流增大,知R0两端电压升高,故V3示数减小,选项B错误;理想变压器U1I1=U2I2,则U1I1=U2I2,I2I1,故U2U1,变压器为降压变压器,选项C错误;因I2增大,故知R减小,变阻器滑片是沿cd的方向滑动,选项D正确.,2.原、副线圈匝数都变化(2016四川卷,2)如图所示,接在家庭电路上的理 想降压变压器给小灯泡L供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不 变,则( ) A.小灯泡变亮
10、B.小灯泡变暗 C.原、副线圈两端电压的比值不变 D.通过原、副线圈电流的比值不变,B,考点三 远距离输电,远距离输电问题的“三二一” 1.理清三个回路,在回路2中,U2=U+U3,I2=I线=I3.,2.抓住两个联系,3.掌握一个守恒 能量守恒关系式P1=P损+P4.,【典例3】 (2018山东济宁质检)图(甲)为远距离输电示意图,变压器为理想变压器,升压变压器原副线圈匝数比为1100,输入电压如图(乙)所示,远距离输电线的总电阻为100 .降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图(报警器未画出),R1为定值电阻,R2为半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小.未出现火警时,升压变
11、压器的输入功率为660 kW.下列说法中正确的是( ),A,A.远距离输电线路损耗的功率为90 kW B.远距离输电线路损耗的功率为180 kW C.当传感器R2所在处出现火警时,输电线上的电流变小 D.当传感器R2所在处出现火警时,R2两端的电压变大,解析:由题图(乙)知升压变压器输入端电压有效值为220 V,根据电压与匝数成正比知副线圈电压为22 000 V,所以输电线中的电流I= =30 A,输电线路损耗的功率P=I2R=90 kW,故A正确,B错误;当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小,降压变压器副线圈中电流增大,则降压变压器原线圈中电流增大,即输电线上的电流增大,升压变压器输出电压
12、不变,而输电线两端的电压变大,故降压变压器输入电压减小,可知降压变压器输出电压也减小,由降压变压器副线圈电流增大可知,定值电阻的分压增大,所以电压表V的示数变小,即R2两端的电压变小,故C,D错误.,【针对训练】 (2017天津一模)已投产运行的1 000 kV特高压输电项目,是目前世界上输电电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1 000 kV特高压输电,不考虑其他因素的影响.则( ),D,演练提升 真题体验强化提升,高考模拟,B,2.原线圈电路中含电阻的变压器问题(2016全国卷,16)一含有理想变压器的电路如图
13、所示,图中电阻R1,R2和R3的阻值分别为3 ,1 和4 . 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4I.该变压器原、副线圈匝数比为( ),B,A.2 B.3 C.4 D.5,3.远距离输电(2015福建卷,15)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1,n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Um sin t的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( ),C,4.变压器的动态分析(2016天津卷,5)如图所示,理想
14、变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是( ),B,A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大 B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大 C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大 D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大,拓展增分,把握三点,解决含二极管的变压器问题 1.二极管具有单向导电性:正向导通,反向截止. 2.先假设二极管不存在,分析副线圈的电流,再利用二极管的单向导电性对副线圈的电流进行修正. 3.结合能量守恒定律进行分析.,A.UabUcd=n1n2 B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小 C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大 D.将二极管短路,电流表的读数加倍,BD,解析:因副线圈负载中有二极管,因此a,b两点间电压与c,d两点间电压不再满足与线圈匝数成正比,因此A项错误;增大负载电阻的阻值R,会使副线圈中的电流变小,因此原线圈中的电流表示数变小,故B项正确;根据变压器原理知原副线圈电压比由原、副线圈匝数决定,当负载电阻变化时原、副线圈的电压比不变,故c,d两点间电压不变,选项C错误;当二极管导通时会造成半波损失,若将二极管短路,半波损失会消失,因此电阻消耗的电能会加倍,由P=UI知,因P加倍而U不变,因此I加倍,因此电流表的读数加倍,故D项正确.,