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1、第2节 变压器 电能的输送,基础过关,考点研析,素养提升,基础知识,一、理想变压器 1.变压器的原理,基础过关 紧扣教材自主落实,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,3.几种常见的变压器 (1)自耦变压器调压变压器,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.,Ir,(2)P=P-P.,I2r,(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.( ) (
2、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.( ),过关巧练,1.思考判断,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广东深圳模拟)如图为远距离输电的电路原理图,则下列判断正确的是( ),D,A.U1U2 B.U2=U3 C.
3、I4I2,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.,考点一 理想变压器的原理和基本关系,1.变压器的工作原理,考点研析 核心探究重难突破,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
4、之比为19,AD,【针对训练】 如图所示,理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上,交变电压瞬时值随时间变化的规律为u=311sin 100t(V),副线圈所在电路中接有一个电阻、小电动机、理想交流电压表和理想交流电流表.已知理想变压器的原、副线圈匝数比为101.电阻的额定功率为44 W,小电动机内电阻为1 ,电流表示数为3 A,各用电器均正常工作.则( ) A.电压表示数为31.1 V B.小电动机的输出功率为21 W C.变压器的输入功率为44 W D.通过保险丝的电流为30 A,B,考点二 理想变压器的动态分析,1.变压器动态分析的两种情况 (1)匝数比不变、负载发生变化的情况(如
5、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.,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,在滑动变阻器滑片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,变压器动态分析要点,反思总结,处理此类问题的关键是要分清变量和不变
6、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.,1.负载电阻变化(2019山东淄博一中质检)如图所示,理想变压器原线圈两端的电压不变,电流表为理想电流表,副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,开始开关S断开,当开关S闭合后,以下说法正确的是( ) A.副线圈两端MN输出电压减小 B.副线圈输电线等效电阻R上的电压减小 C.通过灯泡L1的电流增大 D.原线圈中电流表的示数增大,题组训练,D,解析:理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压和匝数比不变,所以副线圈的输出
7、电压也不变,故A错误;由于副线圈的输出电压不变,当S闭合时,副线圈的电阻减小,所以总的电流变大,所以副线圈输电线等效电阻R上的电压增大,故B错误;当S闭合后,两个灯泡并联,电路的电阻减小,副线圈的电流变大,所以通过电阻R的电流变大,电压变大,那么并联部分的电压减小,所以通过灯泡L1的电流减小,故C错误;由于变压器的输入功率和输出功率相等,副线圈的电阻减小了,输出功率变大了,所以原线圈的输入功率也要变大,因为输入的电压不变,所以输入的电流要变大,故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
8、不变,则( ) A.小灯泡变亮 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.,3.掌握一个守恒 能量守恒关系式P1=P损+P4.,【典例3】 (2019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
9、现火警时,升压变压器的输入功率为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,【针对训练】 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,核心素养,【思维拓展】 把握三点,解决含二极管的变压器问题,素养提升 学科素
10、养演练提升,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.,【示例】 (多选)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1,n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a,b端和c,d端的电压分别为Uab和Ucd,则( ),BD,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
11、极管短路,电流表的读数加倍,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;副线圈两端电压由原副线圈的匝数比和原线圈电压决定,只减小负载电阻的阻值不会改变副线圈的电压,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,因此电阻消耗的电功率会加倍,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.,高考模拟,B,A.2 B.3 C.4 D.5,C,3.(2016天津卷,5)如图所示,理想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( ) 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,B,