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文档介绍
【物理】2019届一轮复习人教版变压器、电能的输送学案
第2讲 变压器、电能的输送 一、理想变压器 1.构造 如图1所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的. 图1 (1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈. (2)副线圈:与负载连接的线圈,也叫次级线圈. 2.原理 电流磁效应、电磁感应. 3.理想变压器原、副线圈基本量的关系 理想变 压器 (1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流) (2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 基 本 关 系 功率 关系 根据能量守恒可得:原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即P入=P出 电压 关系 原、副线圈的电压之比等于其匝数之比,公式:=,与负载、副线圈的个数无关 电流 关系 (1)只有一个副线圈时:= (2)有多个副线圈时:由P入=P出得I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn或I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn 频率 关系 f1=f2(变压器不改变交变电流的频率) 4.几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器,如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示. 图2 (2)互感器 自测1 关于理想变压器,下列说法正确的是( ) A.变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用 B.变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率 C.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 D.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 答案 A 二、电能的输送 如图3所示,若发电站输出电功率为P,输电电压为U,用户得到的电功率为P′,用户的电压为U′,输电线总电阻为R. 图3 1.输出电流 I===. 2.电压损失 (1)ΔU=U-U′ (2)ΔU=IR 3.功率损失 (1)ΔP=P-P′ (2)ΔP=I2R=()2R 4.减少输电线上电能损失的方法 (1)减小输电线的电阻R.由R=ρ知,可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线. (2)减小输电线中的电流.在输电功率一定的情况下,根据P=UI,要减小电流,必须提高输电电压. 自测2 教材P50第3题改编 从发电站输出的功率为220 kW,输电线的总电阻为0.05 Ω,用110 V和11 kV两种电压输电.两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( ) A.100∶1 B.1∶100 C.1∶10 D.10∶1 答案 A 解析 由题意知输电线上的电流I=,则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU=Ir=, 故===,故选A. 命题点一 理想变压器原理的应用 例1 (2016·全国卷Ⅰ·16)一含有理想变压器的电路如图4所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω,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( ) 图4 A.2 B.3 C.4 D.5 答案 B 解析 开关断开时,电路如图甲所示,原、副线圈的电流比=,通过R2的电流I2=,副线圈的输出电压U2=I2(R2+R3)=,由=可得原线圈两端的电压U1=5I2,则U=U1+IR1=5I2+3I;开关闭合时,电路如图乙所示,原、副线圈的电流比=,通过R2 的电流I2′=,副线圈的输出电压U2′=I2′R2=,由=可得原线圈两端的电压U1′=4I2,则U=U1′+4IR1=4I2+12I,联立解得=3,选项B正确. 变式1 (多选)(2016·全国卷Ⅲ·19)如图5所示,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( ) 图5 A.原、副线圈匝数比为9∶1 B.原、副线圈匝数比为1∶9 C.此时a和b的电功率之比为9∶1 D.此时a和b的电功率之比为1∶9 答案 AD 解析 设灯泡的额定电压为U0,两灯泡均能正常发光,所以原线圈输出端电压为U1=9U0,副线圈两端电压为U2=U0,故=,==,A正确,B错误;根据公式=可得,=,由于小灯泡两端的电压相等,所以根据公式P=UI可得,灯泡a和b的电功率之比为1∶9,C错误,D正确. 命题点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图6) 图6 (1)U1不变,根据=,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2不变. (2)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. (3)I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化. 2.负载电阻不变的情况(如图7) 图7 (1)U1不变,发生变化,故U2变化. (2)R不变,U2变化,故I2发生变化. (3)根据P2=,P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化,P1=U1I1,U1不变,故I1发生变化. 例2 (多选)(2017·山东潍坊中学一模)如图8所示,理想变压器为降压变压器,原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电相连,副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连,开始时开关S处于断开状态.当S闭合后,所有灯泡都能发光.下列说法中正确的是( ) 图8 A.灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等 B.灯泡L2两端的电压变小 C.灯泡L1变亮,灯泡L2的亮度不变 D.变压器原线圈的输入功率不变 答案 AB 解析 当S闭合后,根据I1n1=I2n2可知,因为是降压变压器,n1>n2,则I1查看更多
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