人教版高中物理选修32《变压器和远距离输电》Word文档下载推荐.docx
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忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）
（2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式．
3、规律小结
（1）熟记两个基本公式：
①__________，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成____。
Ⅰ：
理想变压器原副线圈的端电压跟匝数成正比，输出电压由__________决定。
Ⅱ：
当n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器叫做____变压器．
Ⅲ：
当n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器叫做_______变压器．
②P入=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。
有多个副线圈时,有P入=P出，即P1=P2+P3+P4+P5+………
由U1I1=U2I2+U3I3+……，得到n1I1=n2I2+n3I3+……
变压器的高压线圈匝数多而通过的电流______，可用较____的导线绕制
变压器的低压线圈匝数少而通过的电流____，可用较____的导线绕制
（2）原副线圈中过每匝线圈通量的_________相等．
（3）原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样
（4）公式
中，原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值．
（5）需要特别引起注意的是：
①只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：
②变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：
，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。
式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。
“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。
实际上，R越大，负载越小；
R越小，负载越大。
这一点在审题时要特别注意。
（6）
（7）变压器可以使输出电压升高或降低，但不可能使输出功率变大．假若是理想变压器．输出功率也不可能减少．
（8）通常说的增大输出端负载，可理解为负载电阻减小；
同理加大负载电阻可理解为减小负载．
4、几种常用的变压器
（1）自耦变压器
图11-2-2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_____线圈。
如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以________电压；
如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以_______电压。
调压变压器就是一种_________变压器，它的构造如图11-2-3所示。
线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。
AB之间加上输入电压U1。
移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。
（2）互感器
互感器也是一种变压器。
交流电压表和电流表都有一定的量度范围，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___________和__________两种。
a、电压互感器
11-2-4
电压互感器用来把_________变成_________，它的原线圈________在高压电路中，副线圈上接入交流电压表。
根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比（U1/U2），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该接地。
b、电流互感器
电流互感器用来把_________变成_________。
它的原线圈________在被测电路中，副线圈上接入交流电流表。
根据电流表测得的电流I2和铭牌上注明的变流比（I1/I2），可以算出被测电路中的电流。
如果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）、电能输送
11-2-5
1．电路中电能损失____________，切不用U2/R来算，当用此式时，U必须是降在导线上的电压，电压不能用输电电压来计算．
2．远距离输电。
11-2-6
一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。
并按照规范在图中标出相应的物理量符号。
一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为
也应该采用相应的符号来表示。
从图中应该看出功率之间的关系是：
电压之间的关系是：
电流之间的关系是：
可见其中电流之间的关系最简单，
中只要知道一个，另两个总和它相等。
因此电流往往是这类问题的突破口。
输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。
分析和计算时都必须用
，而不能用
。
特别重要的是要求会分析输电线上的功率损失
，由此得出结论：
⑴减少输电线功率损失的途径是提高____________或增大____________________，当然选择前者。
⑵若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。
需要引起注意的是课本上强调：
输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。
当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。
三、考点知识解读
考点1.理想变压器基本公式的应用
剖析：
理想变压器的两个基本公式是：
⑴
，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。
⑵
，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。
只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有
[例题1]（10·
江苏物理·
6）如图11-2-7所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：
5，原线圈两端的交变电压为
氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有（）
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100V
11-2-7
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
【变式训练1】
（09·
四川·
17）如图11-2-8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：
1，R1＝20
，R2＝30
，C为电容器。
已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（）
A.交流电的频率为0.02Hz
B.原线圈输入电压的最大值为200
V
C.电阻R2的电功率约为6.67W
D.通过R3的电流始终为零
11-2-8
考点2.（变压器动态问题）制约思路
剖析：
.
（1）电压制约：
当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”.
（2）电流制约：
当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”.
（3）负载制约：
①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P负1+P负2+…；
②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2；
③总功率P总=P线+P2.
动态分析问题的思路程序可表示为：
U1
P1
11-2-9
[例题2]如图11-2-9所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则（）
A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大
B．保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小
C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大
【变式训练2】
（08四川·
16）如图11-2-10，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。
和
为理想电压表，读数分别为U1和U2；
、
和
为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。
现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是（）
A．U2变小、I3变小
B．U2不变、I3变大
C．I1变小、I2变小
11-2-10
D．I1变大、I2变大
考点3.多个副线圈的变压器
当副线圈中有二个以上线圈同时工作时，U1∶U2∶U3=n1∶n2∶n3，但电流不可
=
，此情况必须用原副线圈功率相等来求电流．
[例题3]如图11-2-11所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，则这三个线圈的匝数比应为（）
A．1∶2∶3；
B．2∶3∶1
C．3∶2∶1；
D．2∶1∶3
【变式训练3】甲、乙两个完全相同的理想变压器接在电压恒定的交流电路中，如图11-2-12所示。
已知两变压器负载电阻的阻值之比为R甲：
R乙=2：
1，设甲变压器原线圈两端的电压为U甲，副线圈上通过的电流为I/甲；
乙变压器原线圈两端的电压为U乙，副线圈上通过的电流为I/乙。
则以下说法正确的是：
（）
A．U甲=U乙，I/甲=I/乙；
B．U甲=2U乙，I/甲=2I/乙；
C．U甲=U乙，I/甲=½
I/乙；
D．U甲=2U乙，I/甲=I/乙。
11-2-12
考点4.远距离输电问题
远距离输电，从图中应该看出功率之间的关系是：
P1=P2，P3=P4，P1/=Pr=P2。
电压之间的关系是：
输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。
特别重要的是要会分析输电线上的功率损失
（1）远距离输电过程中物理量较多，一定要分清各物理量的对应关系。
（2）有些情况下利用逆推法解决电能输送问题比较方便，方法是先从负载算起一直推到升压变压器的输入端。
[例题4]（09·
山东·
19）某小型水电站的电能输送示意图如下。
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，n2。
降压变压器原副线匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。
要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（）
A．
11-2-13
B．
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
【变式训练4】发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.
（2）画出此输电线路的示意图.
（3）用户得到的电功率是多少？
四、考能训练
A基础达标
1．如图11-2-14所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电，副线圈接入“220V，60W”灯泡一只，且灯泡正常发光．则（）
A．电流表的示数为
A
B．电源输出功率为1200W
C．电流表的示数为
D．原线圈端电压为11V
2.如图11-2-15所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关．P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是（）
A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小
B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小
C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小
11-2-15
3.如图11-2-16所示理想变压器原副线圈匝数比n1∶n2=4∶1,当导体棒ab向右匀速切割磁感线时电流表A1的读数是12mA,则副线圈中电流表A2的读数为（）
A.3mA
B.48mA
C.与R阻值无关
D.0
11-2-16
4.如图11-2-17所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽灯灯泡相同,且都是“220V40W”.当灯泡所消耗的功率都调至20W时,哪种台灯消耗的功率最小（）
11-2-17
5.（2010年海南物理4．）如图11-2-18所示,两只相同的灯泡,分别接在理想变压器的原、副线圈上,（灯泡电阻不随温度变化）已知原、副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1,电源电压为U,则（）
A.通过A、B灯的电流之比IA∶IB=2∶1
B.灯泡A、B两端的电压之比UA∶UB=1∶2
C.灯泡A、B两端的电压分别是UA=
U,UB=
U
11-2-18
D.灯泡A、B消耗的功率之比PA∶PB=1∶1
6、（2009年海南物理9．）一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电。
输电线路总电阻R=1kΩ。
到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。
若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则
A．T1原、副线圈电流分别为103A和20A
B．T2原、副线圈电压分别为1.8×
105V和220V
C．T1和T2的变压比分别为1：
50和40：
1
D．有6×
104盏灯泡（220V、60W）正常发光
7.（08·
海南·
7）如图11-2-19，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1．原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U0＝220
V，ω＝100πHz，则下述结论正确的是（）
A．副线圈中电压表的读数为55V
B．副线圈中输出交流电的周期为
11-2-19
C．原线圈中电流表的读数为0.5A
D．原线圈中的输入功率为
8.（08·
天津·
17）一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2。
当R增大时（）
A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1减小C．I2增大，P2减小D．I2增大，P2增大
9、（2011山东）.为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为变压器示意图。
保持输入电压
不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。
某此检测得到用户电压
随时间t变化的曲线如图乙所示。
以下正确的是（）
A.
B.
C.为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移
D.为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移
10．（06．上海物理卷）如图11-2-21所示，一理想变压器原、副线圈匝数分别为nl和n2，当负载电阻R中流过的电流为I时，原线圈中流过的电流为；
现减小负载电阻R的阻值，则变压器的输入功率将（填“增大”、“减小”或“不变”）．
11-2-21
11.（08上海物理·
20B）某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω。
（1）若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。
（2）若改用5000V高压输电，用户端利用n1:
n2＝22：
1的变压器降压，求用户得到的电压。
B能力提升
12.（09·
广东物理·
9）图11-2-22为远距离高压输电的示意图。
关于远距离输电，下列表述正确的是（）
A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
11-2-22
13.如图11-2-23，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1．原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U0＝220
V，ω＝100πHz，则下述结论正确的是（）
11-2-23
14.（2008年高考上海卷.物理.20B）某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω。
（1）若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。
（2）若改用5000高压输电，用户端利用n1:
15.（江苏徐州市2009届复习试卷．物理．17）在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。
有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。
求：
⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r。
⑵若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？
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