2021高考江苏版物理一轮复习讲义：第2节变压器电能的输送

1、14 第十章交变电流传感器第2节变压器电能的输送理知识双层夯基I1识记:教材梳理.一知识点1理想变压器1 .构造(如图10-2-1所示)图 10-2-1变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成.2.根本关系(1)电压关系:.(2)功率关系：P、=P出.,、.一 一.，,一 .11 n2电流关系：只有一个副线圈时：=n；.有多个副线圈时，U1|1 = U2|2+U3|3+- + UnIn.知识点2远距离输电.输电过程(如图10-2-2所示)下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。图 10-2-2.电压损失U=UU(2) & = IR.功率损失2 P 2(1) P=PP(2) P = I：R= U 2

2、R4.减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R线.由R线=口，可米用加大导线的横截面积、米用 电阻率小的材料做导线.(2)减小输电导线中的电流.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.知识点3传感器的简单应用.传感器将输入的非电学量,如力、热、磁、光、声等，转换为电学量的装置.传感器的工作原理非电学量传感器敏感元件转换元件转换电路电学量.四类常见的敏感元件(1)光敏电阻：在被光照时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电 阻增大.(2)热敏电阻正温度系数热敏电阻：温度升高电阻增大.负温度系数热敏电阻：温度升高电阻减小.(3)金属热电阻：电阻率随温度的升

3、高而增大.(4)霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，Uh = k学2运用:自主诊断.正误判断(1)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.( X )(2)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.(X)下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。(X)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.（4）增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失.（，）（5）高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.（，）（6）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大.（，）.（理想变压器原理的理解）（多项选择

4、）理想变压器的原、副线圈匝数比ni ： n2= 10 ： 1,原线圈两端接通交流电源，那么（）【导学号：96622179A.原、副线圈中电流频率之比fi ： f2=10 ： 1.原、副线圈两端电压之比为 U1 : U2=10： 1C.原、副线圈内交变电流之比I1 ： 12=1 ： 10D.变压器输入和输出功率之比 P1 : P2=10 ： 1【答案】BC3.（变压器规律的应用）（多项选择）（2021无锡,g拟）如图10-2-3所示，将额定 电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上. 闭合开关S后, 用电器正常工作，交流电压表和交流电流表 （均为理想电表）的示数分别为220 V

5、 和2.2 A.以下判断正确的选项是（）图 10-2-3A.变压器输入功率为484 W.通过原线圈的电流的有效值为 0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为 2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比 n1 : n2=11 ： 3【答案】BD4.（远距离输电电损的理解）远距离输电时，在输送电功率不变的条件下（）【导学号：96622180A,只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率B.提高输电电压，能减小电流，提高输电效率C.提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。【答案】 B析考点多维突破I考点1,理想变压器原理和

6、基本关系I基础型自中突破I核心精讲1.变压器的工作原理2.理想变压器的根本关系理想变压器没有能量损失（铜损、铁损）没有磁逋量损失（磁逋量全部集中在铁芯中）根本关系功率关系P入=P出电压关系一 ，.一.U1 n1原、副线圈的电压比等于匝数比： ,=湿电流美系只有一个副线圈时,电流和匝数成反比：下=止I2 ni频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压Ui和匝数比决定功率原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定电流原线圈电流I1由副线圈电流|2和匝数比决定题组通关1.（多项选择）如图10-2-4所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 ni ： n2,原线圈的两端a

7、、b接正弦式交流电源，电压表 的示数为220 V,负载电阻Ri=66 Q R2=33。电流表的示数为0.4 A.那么以下判断中正确的选项是（ ）下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。图 10-2-4A.原、副线圈的匝数比为1 ： 10B.原、副线圈的匝数比为5 ： 1C.电流表的示数为2 AD.电流表(婷的示数为0.4 ABC 负载电阻R1 = 66 Q, R2=33 Q并联后白电阻为R=22 Q,变压器输 入功率P1 = U1|1=P2=I2R,所以电流表的示数为|2 = /整 =2 A, C正确，D错误；原、副线圈的匝数比 n1 ： n2=|2 ： |1 = 5 ： 1, A错误，B正确

8、.2.(2021全国乙卷)一含有理想变压器的电路如图10-2-5所示，图中电阻R1、 R2和R3的阻值分别为3 Q 1。和4 Q,，】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 ( )【导学号：96622181图 10-2-5B. 3D. 5A. 2C. 4B设原、副线圈的匝数比为 k,根据变压器匝数比与电流成反比的关系， 那么原线圈电流为I时，副线圈电流为kI;原线圈电流为4I时，副线圈电流为 4kI.根据变压器的输入功率等于输出功率得UI I2R1 = (kI)2(R2+R

9、3)4UI (4I)2R1 = (4kI)2R2联立两式代入数据解得k=3,选项B正确.下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。名师微博关于理想变压器的四点注意.变压器不能改变直流电压.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.理想变压器本身不消耗能量.理想变压器根本关系中的 Ui、U2、1l、I2均为有效值.考点2：理想变压器的动态分析I能力型师生共研I核心精讲.匝数比不变的情况(如图10-2-6所示)枭不农，鱼根K变化图 10-2-6Ui n1U1不变，根据了=不，输入电压U1决定输出电压U2,可以得出不管负载 电阻R如何变化，U2不变.(2)当负载电阻发生变化时，I2变

10、化，根据输出电流I2决定输入电流I1,可以 判断I1的变化.(3)I2变化引起P2变化，根据P1 = P2,可以判断P1的变化.负载电阻不变的情况(如图10-2-7所示)图 10-2-7U1不变，n发生变化，U2变化.R不变，U2变化，I2发生变化.根据P2 =P1=P2,可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。 发生变化.师生共研例口 （2021安徽高考）如图10-2-8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，Ro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， 观察到电流表的示数增大

11、了 0.2 A, 电流表的示数增大了 0.8 A,那么以下说法正确的选项是（）图 10-2-8A.电压表j示数增大B.电压表|、|曾示数均增大C.该变压器起升压作用D.变阻器滑片是沿c一d的方向滑动【合作探讨】（1）滑片移动时，处的示数变了 的示数变吗？提示：密的示数由的决定，故不变.（2）、）的示数均变大了，变压器的输入功率P1、输出功率P2如何变？两 者的关系如何变？提示：P1、P2均变大，但P1=P2不变.D电压表的示数和a、b间电压的有效值一样，滑片滑动时处，示数不变， 选项A错误；电压表，面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，故心示数不变，国示数为也示数

12、减去R0两端电压，两线圈中电 流增大，易知R0两端电压升高，故（方示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1 = U2l2,那么UiAi=U2AI2, AI2 AIi,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c-d的方向滑动，选项D正确.理想变压器动态分析的方法.分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。相互制约的关系，利用闭合电路欧姆定律，用、并联电路特点进展分析、判定.电压、电流、功率之间的制约关系U1决定U2 （2）12决定11 （3）P2决定P1.可以把理想变压器的副线圈看做是给用户供电

13、的无阻电源，对负载电路 进展动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法.题组通关.（多项选择）（2021徐州,g拟）如图10-2-9所示，理想变压器原、副线圈的 匝数比为10： 1, b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某 时刻开场在原线圈 c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为U1 = 220Rsin100 7t（V）,刃6么（）图 10-2-9A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22 V ,1B.当t=600 s时，电压表V0的读数为220 VC.单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压 表V1的示数增大，电流表示数变小D.当单刀双掷开关

14、由a扳向b时，电压表V1和电流表的示数均变小BC当单刀双掷开关与a连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比为10： 1,1副线圈输出电压为U2=22 V,但电压表V1小数小于U2,故A错误；当1=赢 s 时，电压表V。的读数为有效值220 V,故B正确；单刀双掷开关与a连接，在 滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻 变大，由于副线圈输出电压 U2是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压 表V1示数变大，故C正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副 线圈的匝数比变为5： 1,副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表 V1的示数 均变大，故D错误.4.（多项选

15、择）如图10-2-10所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。数可调，输出电压通过输电线送给用户（电灯等用电器），R表示输电线的电阻,那么（）【导学号：96622182图 10-2-10A,用电器增加时，变压器输出电压增大B.要提高用户的电压，滑动触头 P应向上滑C.用电器增加时，输电线的热损耗减少D,用电器增加时，变压器的输入功率增加BD 由于变压器原、副线圈匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载 不会影响输出电压，a错误；根据变压器原理可知输出电压U2=mui,当滑动 触头P向上滑时，n2增大，所以输出电压增大，B正确；由于用电器是并联的， 因此

16、用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线上热损耗 增大，C错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，D正确.考点3远距离输电核心精讲.理清三个回路图 10-2-11远距离输电电网间的根本构造，如图 10-2-11所示.输电过程的电路被划分 为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户回路.在每个回路中，变压器 的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源， 每个回路均可 应用闭合电路欧姆定律、用并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系 那么是联系不同回路的桥梁.下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。.抓住两个联系（1）理想的

17、升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：Ui ni线圈1（匝数为ni）和线圈2（匝数为n2）中各个重可的关系是： 石=三，Iini=l2n2,Pi = P2.（2）理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是： 需= 厮3=1如4,P3=P4.3,掌握一个能量守恒定律发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈i,线圈i上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一 小局部，剩余的绝大局部通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为Pi = P线损+

18、P用户.师生共研（202i福建高考）图i0-2-i2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ni、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsin cot的交流电源，假设输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,那么输电线上损失的电功率为（）图 i0-2-i2n2 umni 4r那么输电线上损失的电功率为妒=|2（2）=嚅, n2Um应选项C正确.ni umAjn22PD 4,由C升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为Ui = U2;由变压关系可得精=之,那么u2=n；因为输送电功率为p输电线中的电流为也二：.,下载后可自行编辑修改，页脚下载后可删除。d反思总结I输电线路功率损失的计算方法P损=PP , P为输送的功率，P为用户所得功率.P损=I2R线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻.AU2P损=受，3为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻. RP损=AUI线，AU为输电线路上损失的电压，I线为线路上的电流.II题组通关如图10-2-13所示为远距离输电的原理图，变压器均为理想变压器，