理想变压器电能的输送

第二节理想变压器电能的输送理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第1页!基础梳理整合核心理解深化方法探究突破理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第2页!基础梳理整合◎构建能力大厦的奠基石◎理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第3页!一、变压器1.变压器的构造如图所示,变压器是由

和绕在铁芯上的

组成的。答案：闭合铁芯两个线圈(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。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第4页!4.两种常见的变压器(1)自耦变压器(如调压变压器):铁芯上只绕

线圈,可升压,可降

压。(2)互感器:分为电压互感器和电流互感器,比较如下:类型比较项目

电压互感器电流互感器原理图

理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第5页!二、电能的输送1.输电导线上的能量损失主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式为

。答案：Q=I2Rt理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第6页!3.高压输电的原理由输送功率P=UI,其中U为

,I为

,因而当输送功率一定时,可以提高输送电压U,以减小输送电流I,则线路上的功率损耗P损

=I2R可大幅度减小,这是一种行之有效的办法。答案：输送电压输送电流理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第7页!

一、理想变压器中各物理量的相互制约关系【自主探究1】如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意

图。变压器输入电压是市电网的电压,不会有很大的波动。输出电压

通过输电线输送给用户,输电线的电阻用R0表示,变阻器R表示用户用

电器的总电阻,当滑动变阻器触头P向下移动时,下列说法不正确的是

(

)。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第8页!归纳要点：当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时,如果变压器的负载发生变化,可依据以下原则判断其他物理量的变化,如图所示。1.输入电压U1决定输出电压U2,这是因为输出电压U2=

U1,当U1不变时,不论负载电阻R变化与否,U2不会改变。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第9页!电阻R减小时,I2增大,变压器的输出功率P出=U2I2增大,则输入功率P1也

将增大。利用上述因果关系,可解决变压器动态变化问题。动态分析问题的思

路程序可表示为:U1

U2

I2

I1

P1。3.输出功率P出决定输入功率P入,理想变压器的输入功率与输出功率相

等,即P入=P出。在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R增大时,I2减

小,则变压器输出功率P出=U2I2减小,输入功率P1也将相应减小;当负载理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第10页!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少电路的发热损耗的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答案：

ABD

解析:根据P=I2R可知,在电流I一定的情况下,减小电阻R可以减少电路上的电能损失,而R=ρ

,所以增大输电线横截面积S有利于减少输电过程中的电能损失,A对;由公式P=I2R可得,设输送的电功率为P',则P=

R,可见,在输送电压U一定时,输送的电功率P'越大,输电过程中的电能损失越大,C错误。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第11页!(2)电压、电流关系

=

=

,

=

=

U2=U线+U3

I2=I3=I线

(3)输电电流:I线=

=

=

(4)输电导线上损耗的电功率P线=U线I线=

R线,P线=(

)2R线

理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第12页!

易错辨析

请你判断下列表述正确与否,对不正确的,请予以更正。1.原线圈输入电压U1一定,负载电阻R变化时,输出电压U2也随着变化。2.理想变压器的副线圈不论是一组还是多组,线圈上的电压总与匝数

成正比。3.理想变压器的副线圈不论是一组还是多组,通过线圈的电流总与匝

数成反比。4.远距离输电时输电电压和输电线的损失电压相等。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第13页!方法探究突破◎提升应用技巧的突破口◎理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第14页!A.电压表V的示数为200

VB.变压器的输出功率为200WC.变压器输出端交流电的频率为100HzD.电流表A2的示数为0.1A思路点拨:由图乙知正弦交变电压的最大值和频率是多少?电压表显

示的是最大值还是有效值?变压器的电压和电流与匝数存在怎样的

关系?理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第15页!规律总结：理想变压器的两个基本公式是:(1)

=

,

=

,即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比,电流与匝数成反比(只适用于有一个副线圈的情况)。(2)P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。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第16页!A.A1示数变大,A1与A2示数的比值不变B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大D.V1示数不变,V1与V2示数的比值不变答案：AD

解析:交流电源的电压有效值不变,即V1示数不变,因

=

,故V2示数不变,V1与V2示数的比值不变,D对。S闭合使负载总电阻减小,I2=

,所以I2增大。因

=

,所以A1示数增大,A1与A2示数比值不变,A对。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第17页!A.U2=190

sin(50πt)VB.U2=190

sin(100πt)VC.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适当上移答案：

BD

解析:由图可知,u2的变化周期T=0.02s,则ω=

=100πrad/s,选项B正确;由于u2偏小,为使其有效值增大为220V,根据变压器的变压规律

=

可知,应减小变压比,即将P适当上移,选项D正确。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第18页!【例3】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%。(1)画出此输电线路的示意图。(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比。(3)用户得到的电功率是多少?命题研究三、远距离输电理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第19页!答案:(1)如解析图所示(2)1∶20

240∶11(3)96kW理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第20页!A.

>

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答案：

AD

解析:因输电线上有电压损耗ΔU,功率损耗ΔP,故U2=U3+ΔU,C项错误,D项正确;因

=

,

=

,U1=U4,U2>U3,A项正确,B项错误;理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第21页!

2.变压器的原理利用了电磁感应中的互感现象。3.理想变压器的主要规律(1)功率关系:

。(2)电压变化规律:

。(3)电流变化规律:只有一个副线圈时,

。由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时,

。答案：3.(1)P入=P出

(2)

=

(3)n1I1=n2I2

n1I1=n2I2+n3I3+…+nnIn

理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第22页!续表类型比较项目

电压互感器电流互感器原线圈的连接

在高压电路中

在高压电路中副线圈的连接连接

表连接

表答案：(1)一个

(2)并联串联电压电流理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第23页!2.降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻。由电阻定律R=ρ

可知,在输电距离一定的情况下,为减小电阻,应采用电阻率小的材料、也可增加导线的横截面

积。(2)减小输电导线中的输电电流。由P=UI可知,当输送功率一定时,提

高输电的电压,可以减小输电电流。这两种方法中,适用于远距离输电的是

,即利用

。答案：(2)减小输电电流高压输电理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第24页!核心理解深化◎拓展升华思维的加油站◎理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第25页!A.相当于在增加用电器的数目B.A1表的示数随A2表的示数的增大而增大C.V1表的示数随V2表的示数的增大而增大D.变压器的输入功率增大答案：

C

解析:输入电压U几乎不变,故变压器原、副线圈的电压不变,即V1表与V2表的示数不变,C错误;滑动变阻器触头P向下移动,电阻减小,相当于增加负载,A正确;因副线圈电压U2不变,由I2=

知,电流I2增大,由

=

知,I1也增大,B正确;由P2=U2I2知,P2增大,变压器输入功率P1=P2,即P1增大,D正确。所以应选C。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第26页!2.输出电流I2决定输入电流I1,在输入电压U1一定的情况下,输出电压U2也被完全确定。当负载电阻R增大时,由欧姆定律I2=

,即I2减小,由

=

,则I1相应减小;同理,当负载电阻R减小时,I2增大;I1相应增大,所以使用变压器时,不能使变压器次级短路。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第27页!

二、关于高压输电问题的分析【自主探究2】如图所示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(

)。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第28页!

(1)功率关系P1=P2,P3=P4,P2=P线+P3

归纳要点：1.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第29页!2.关于远距离输电问题的处理思路(1)首先画出输电线路示意图,简单电路如图所示。

(2)常见问题有两类:一类是正向题目,由发电机→升压→输电线→降

压→用电器的顺序分析;另一类是由用电器到发电机的分析过程。还

有一类常见的从中间突破的题目,即由输电线上的功率损失求出输电

线上的电流,也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流,再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第30页!答案：3.错误。通过线圈的电流与负载有关。4.错误。远距离输电时输电电压远大于输电线的损失电压。答案:1.错误。原线圈输入电压U1一定,负载电阻R变化时,输出电压U2

不变。2.正确。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第31页!【例1】在图甲所示的电路中,理想变压器原线圈两端的正弦交变电

压变化规律如图乙所示。已知变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=10

∶1,串联在原线圈电路中电流表A1的示数为1A,下列说法正确的是

(

)。命题研究一、理想变压器规律的应用理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第32页!答案：B

解析:由题图乙知交变电压的最大值为200

,频率为50Hz,所以电压表的示数应为有效值200V,变压器输出端交流电的频率为50Hz,选项A、C错误;变压器的输出功率等于输入功率为P=UI=200×1W=20.0W,选项B正确;由电流与匝数比

=

=

得电流表A2的示数为10A,选项D错误。理想变压器电能的输送共39页，您现在浏览的是第33页!命题研究二、理想变压器的动态分析【例2】为探究理想变压器原、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交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、

L2,电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示。当开关S闭合后