2023年版物理一轮复习学案：102变压器、电能的输送(选修3-2)

1、第 2 节 变压器、电能的输送【考纲学问梳理】一、 变压器及其原理1、 构造：两组线圈原、副线圈绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。2、 作用：在输送电能的过程中转变电压。3、 原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。4、 特征：正由于是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中转变沟通电压。5、 抱负变压器的根本关系式:（1） 输出功率P2打算输入功率P1，抱负变压器的输入功率和输出功率相等，即P =P 。12，1（2） 变压比: U1 = nUn22（3） 电流关系:I1 =I2n2 ，n1（4） 假设干副线圈时:=,=UnU111n ; IU =IU +IU +I U 或 I n= I n+ I n+ I nUnU22kn1 1k2 23 3k k1 12 23 3k k16、 几种常用的变压器(1) 自耦变压器图是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。假设把整个线圈作原线圈， 副线圈只取线圈的一局部，就可以降低电压；假设把线圈的一局部作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以 上升电压。调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如下图。线圈AB

2、 绕在一个圆环形的铁芯上。AB 之间加上输入电压U 。移动滑动触头P 的位置就可以调整输出电压U 。12(2) 互感器互感器也是一种变压器。沟通电压表和电流表都有肯定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。这种变压器叫做互感器。互感器分电压互感器和电流互感器两种。a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高压电路中，副线圈上接入沟通电压表。依据电压表测得的电压U 2 和铭牌上注明的变压比(U 1 /U 2 )，可以算出高压电路中的电压。为了工作安全，电压互感器的铁壳和副线圈应当接地。b、电流互感器电流互感器用来把大电流变成小电流。它的原线圈串联在被测电路中，副线圈上接入沟通电流表。依据电流表测得的电流I 2 和铭牌上注明的变流比(I 1/I2)，可以算出被测电路中的电流。假设被测电路是高压电路，为了工作安全，同样要把电流互感器的外壳和副线圈接地。二、电能的输送1. 关键:削减电功率损失和电压损失（1） 功率损失：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。消灭功率损失。DP =

3、 I 2 R 。（2） 电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R 上消耗局部电压。DU = IR 。2 方法:依据DP = I 2 R 再加上（1） 减小输电导线的电阻,如承受电阻率小的材料;加大导线的横截面积，（2） 提高输电电压,减小输电电流，【要点名师精解】一、 抱负变压器及其原、副线圈根本量的关系【例 1】09 年江苏物理6如下图，抱负变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为u = 202 sin100p t V 氖泡在两端电压到达 100V 时开头发光，以下说法中正确的有A开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz B开关接通后，电压表的示数为100 V C开关断开后，电压表的示数变大 D开关断开后，变压器的输出功率不变100p解析：A 选项：交变电压的频率为 f =2p= 50Hz，一个周期内电压两次大于 100V，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为 100Hz，A 选项正确。2B 选项：由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为U= 201n2V=20V，由 1n2U=1 得副U2线圈两端的电压为U= 100 V，电压表的示数为沟通电的有效值

4、，B 选项正确。C 选项：开关断开前后，2输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C 选项错误。D 选项：断开后，电路消耗的功率减小，输出功率打算输入功率，D 选项错误。答案：AB名师点评：此题主要考察变压器的学问，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、 功率等问题彻底理解。二、抱负变压器的动态分析11、 原线圈电压 U 由供给原线圈电压的电源打算，n2、 输入电压U1打算输出电压U2，即U2随着U1的变化而变化，由于U2= 2 Un11，所以只要U1不变化，不管负载如何变化，U不变。23、 输出电流I 2 打算输入电流 I 1。在输入电压U1不变的状况下，U2不变。假设负载电阻R 增大，则由公式I =U 得：输出电流 IR2减小，由 P=P21知输入电流 I1亦随着减小；反之，假设负载电阻R 减小，则输出电流I2增大，输入电流I 亦随1着增大。4、 输出功率P2打算输入功率 P ，1抱负变压器的输入功率和输出功率相等，即P =P12。在输入电压U1不变的状况下，U2不变。当用电负荷增加，输出功率P2增大，输入功率P1也随着增大；反之，当用电负荷减小，则输出

5、功率P2减小，输入功率 P1也随着 P2减小。（1） 变压器空载时,无电流、无功率输出,所以输入功率也为零，（2） 当副线圈短路时,I2 无限大,I1 也无限大将烧坏变压器，5、动态分析问题的思路程序可表示为：UnUR1 = 1I 2 =2UU 2n2负载P = P (I U= I U)P = I UP1 U I121 122 I 11 1 1打算2打算2打算1打算【例 2】09 年山东卷19某小型水电站的电能输送示意图 。发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n，n 。降压变压器原副线匝数分别为n 、n 变压器均为抱负234变压器。要使额定电压为 220V 的用电器正常工作，则nnnnA 2 3B 2 U ，所以 23n1 3n4，A 选项正确，BC 选项不正确。D 选项：升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 选项正确。答案：AD名师点评：抱负变压器的两个根本公式是：UnU1 =2n22，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。 P = P12，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于全部输出功率之

6、和。只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有U I= U IIn,1 =2 。1 12 2In21远距离输电，从图中应当看出功率之间的关系是：P =P ，P =P ，P /=P =P 。电压之间的关系是：UnUn123I41r2nIn3 1 = 1Un22,3U4= 3 ,U n24= U+Ur3。电流之间的关系是： 1I2= 2n1, 3I4= 4 , I= I n2r3= I 。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别留意的。分析和计算时都必需用Pr= I 2r,U2r= I r ，而不能用P2r= U 2 。特rr别重要的是要会分析输电线上的功率损失P P 2=1 r L 1。rU2SU 2 S 2【感悟高考真题】1、 2023全国卷 219. 图中为一抱负变压器，其原线圈与一电压有效值不变的沟通电源相连：P 为滑动头。现令P 从均匀密绕的副线圈最底端开头，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L 两端的电压等于其额定电压为止。用I 表示流过原线圈的电流，I 表示流过灯泡的电流，U 表示灯泡两端的电压，N 表示灯1222泡消耗的电功率这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值。以下 4 个图

7、中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是答案：BC解析：副线圈是均匀密绕的且滑动头匀速上滑，说明副线圈的匝数在均匀增大，由变压器的变压比Un 2 = 2Un11，得U2U= n kt 均匀增大k 为单位时间增加的匝数，C 正确。灯泡两端的电压由零增大时其电1阻增大，描绘的伏安特曲线为B。灯泡的功领先增大的快电阻小后增大的慢电阻大，D 错误。原线圈功率等于灯泡功率是增大的，所以原线圈电流肯定增大，A 错误。【命题意图与考点定位】考察抱负变压器和灯泡的伏安特曲线学问。2、 2023天津卷7.为探究抱负变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦沟通电源上，副线圈连接一样的灯泡 L 、L ，电路中分别接了抱负沟通电压表 V 、V和抱负沟通1212电流表A1，A2，导线电阻不计，如下图。当开关S 闭合后A. A1B. A示数变大，A1示数变大，A与A2 示数的比值不变与A 示数的比值变大1C. V2D. V2111示数变小，V 示数不变，V2与2V 示数的比值变大与2V 示数的比值不变答案：AD3、 2023重庆卷17.输入电压为 220V，输出电压为 36V 的变压器副线圆烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上绕了 5 匝线圈，如题

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