变压器----电能的输送(教科版)

1、考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验第第2 2讲变压器讲变压器 电能的输送电能的输送2013届高考一轮物理复习课件选修届高考一轮物理复习课件选修3-2第十第十章交变电流章交变电流 传感器第（教科版）传感器第（教科版）考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验构造构造如图如图1021所示，变压器是由所示，变压器是由_和绕在铁芯上的和绕在铁芯上的_组成的组成的(1)原线圈原线圈：与交流电源连接的线：与交流电源连接的线圈，也叫圈，也叫_线圈

2、线圈(2)副副线圈线圈：与：与_连接的线圈，连接的线圈，也叫也叫_线圈线圈理想变压器理想变压器(考纲要求考纲要求)1图图1021闭合铁芯闭合铁芯两个线圈两个线圈初级初级负载负载次级次级考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验原理原理电流磁效应、电流磁效应、_基本关系式基本关系式(1)功率关系功率关系： _ 由由P入入P出出及及PUI推出有多个副线圈时，推出有多个副线圈时，U1I1_.23电磁感应电磁感应P入入P出出U2I2U3I3UnIn考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限

3、时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验几种常用的变压器几种常用的变压器(1)自耦变压器自耦变压器调压变压器调压变压器高电压高电压低电压低电压大电流大电流小电流小电流4考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验输电过程输电过程(如图如图1022所示所示)输电导线上的能量损失输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为的，表达式为Q_.电压损失电压损失(1)UUU；(2)U_.电能的输送电能的输送(考纲要求考纲要求)图图10221.23I2RtIR考基自主落实考基自主落

4、实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验45I2R考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验温馨提示温馨提示对理想变压器的理解对理想变压器的理解(1)理想变压器理想变压器没有能量损失没有能量损失没有磁通量损失没有磁通量损失(2)基本量的制约关系基本量的制约关系电压电压副线圈的电压副线圈的电压U2由原线圈的电压由原线圈的电压U1和匝和匝数比决定数比决定功率功率原线圈的输入功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功由副线圈的输出功率率P2决定决定电流电流原线圈的电流

5、原线圈的电流I1由副线圈的电流由副线圈的电流I2和匝数和匝数比决定比决定考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验一输入电压为一输入电压为220 V，输出电压为，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏为获知的变压器副线圈烧坏为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了在铁芯上新绕了5匝线圈，如图匝线圈，如图10

6、23所示，然后将原线圈接到所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得交流电源上，测得新绕线圈的端电压为新绕线圈的端电压为1 V按理想变压器分析，该变压器烧按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为坏前的原、副线圈匝数分别为 ()A1 100,360 B1 100,180 C2 200,180 D2 200,3601.图图1023考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验答案答案B考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验答

7、案答案C2考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2011江西重点中学联考江西重点中学联考)照明供电线路的路端电压基本上照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开是保持不变的可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些这是因为用电高峰时灯，电灯比深夜时要显得暗些这是因为用电高峰时 ()A总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两 端的电压较低端的电压较低B总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏总电阻比深夜

8、时大，供电线路上的电流小，通过每盏 灯的电流较小灯的电流较小C总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上 损失的电压较大损失的电压较大D供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过 每盏灯的电流小每盏灯的电流小3考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电高峰时，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电用电高峰时，用电器越多，

9、总电阻越小，供电线路上的电流越大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较流越大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，所以小，所以C正确正确答案答案C考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如图如图1024所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡灯泡L1、L2和和L3，输电线的等效电阻为，输电线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想，原线圈接有一个理想的电流表，交流电源的电压大小不变开始时开关的电流表，交流电源的电压大小不变开始时开关S接通，当接通，当S断断开

10、时，以下说法正确的是开时，以下说法正确的是 ()A原线圈两端原线圈两端P、Q间的输入电压减小间的输入电压减小B等效电阻等效电阻R上消耗的功率变大上消耗的功率变大C原线圈中电流表示数变小原线圈中电流表示数变小D灯泡灯泡L1和和L2变亮变亮图图10244考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析当当S断开时，原线圈两端断开时，原线圈两端P、Q间的输入电压不变，间的输入电压不变，选项选项A错误；副线圈两端电压不变，灯泡的总电阻变大，错误；副线圈两端电压不变，灯泡的总电阻变大，输电线中电流变小，等效电阻输电线中电流变

11、小，等效电阻R上消耗的功率变小，选项上消耗的功率变小，选项B错误；副线圈输出的功率变小，原线圈输入的功率也变错误；副线圈输出的功率变小，原线圈输入的功率也变小，原线圈中电流表示数变小，选项小，原线圈中电流表示数变小，选项C正确；灯泡正确；灯泡L1和和L2两端电压变大，亮度变亮，选项两端电压变大，亮度变亮，选项D正确正确答案答案CD考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2010福建理综，福建理综，13)中国已投产运行的中国已投产运行的1 000 kV特高压输特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原

12、电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为上损耗的电功率将变为 ()解析解析设输送功率为设输送功率为P，输送电流为，输送电流为I，输送电压为，输送电压为U，则，则送电流降为原来的一半，送电流降为原来的一半，P损损降为原来的四分之一，故选降为原来的四分之一，故选A.答案答案A

13、5考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(1)基本关系式中基本关系式中U1、U2、I1、I2均指交流电的有效值均指交流电的有效值(2)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个副线圈的变压器没有这种关系圈的变压器没有这种关系(3)理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压和电流均理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压和电流均采用峰值时，公式仍成立采用峰值时，公式仍成立考点一考点一理想变压器基本关系的应用理想变压器基本关系的应用考基自主落实考基自主落实核心考点透析核

14、心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2010海南高考题海南高考题)如图如图1025所示，所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为一理想变压器原、副线圈匝数之比为4 1，原线圈两端接入一正弦交流电，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中源；副线圈电路中R为负载电阻，交流为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表下列电压表和交流电流表都是理想电表下列结论正确的是结论正确的是 ()B若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则倍，则 电流表的读数减小到原来的一半电流表的读数减小到原来的一半C若输入电压不变，

15、负载电阻的阻值增加到原来的若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2 倍，则输入功率也增加到原来的倍，则输入功率也增加到原来的2倍倍D若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的 2倍，则输出功率增加到原来的倍，则输出功率增加到原来的4倍倍【典例【典例1】图图1025考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验变，副线圈匝数增加到原来的变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则输出电压也增加到原倍，则输出电压也增加到原来的来的2倍，电流表示数应增加到原来的倍，电流表示数应增加到

16、原来的2倍，倍，B错；若输入错；若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输出电流倍，则输出电流减小到原来的一半，输入功率等于输出功率，即减小到原来的一半，输入功率等于输出功率，即PIU也也减小到原来的一半，减小到原来的一半，C错；若保持负载电阻的阻值不变，错；若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的输入电压增加到原来的2倍，输出电压增大到原来的倍，输出电压增大到原来的2倍，倍，答案答案AD考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如图如图1026所示，理想变压器初级

17、线圈所示，理想变压器初级线圈的匝数为的匝数为n1，次级线圈的匝数为，次级线圈的匝数为n2，初级，初级线圈的两端线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表接正弦交流电源，电压表V的示数为的示数为220 V，负载电阻，负载电阻R44 ，电，电流表流表A1的示数为的示数为0.20 A下列判断中正确下列判断中正确的是的是()A初级线圈和次级线圈的匝数比为初级线圈和次级线圈的匝数比为2 1B初级线圈和次级线圈的匝数比为初级线圈和次级线圈的匝数比为5 1C电流表电流表A2的示数为的示数为1.0 AD电流表电流表A2的示数为的示数为0.4 A【变式变式1】图图1026考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点

18、透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析由题意可求得初级线圈的功率，利用理想变压器由题意可求得初级线圈的功率，利用理想变压器初、次级线圈中的功率相等可求得次级线圈中的电流，再初、次级线圈中的功率相等可求得次级线圈中的电流，再利用初、次级线圈中的电流之比可求得两线圈的匝数利用初、次级线圈中的电流之比可求得两线圈的匝数比由电压表比由电压表V的示数和电流表的示数和电流表A1的示数可得初级线圈中的示数可得初级线圈中的功率的功率P1U1I1，P1P2I22R，所以电流表，所以电流表A2的示数为的示数为答案答案BC考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析

19、物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验匝数比不变的情况匝数比不变的情况如图如图1027所示：所示：(2)当负载电阻发生变化时，当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流变化，输出电流I2决定输入决定输入电流电流I1，故，故I1发生变化发生变化(3)I2变化引起变化引起P2变化，由变化，由P1P2，故，故P1发生变化发生变化考点二考点二理想变压器动态分析问题理想变压器动态分析问题1图图1027考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验负载电阻不变的情况负载电阻不变的情况如图如图1028所

20、示：所示：图图10282考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(2012宝鸡模拟宝鸡模拟)如图如图1029所示的所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表只理想电压表V1后接在稳定的交流电源后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表上并联一只理想电压表V2.下列说法中下列说法中正确的是正确的是 ()A若若F不动，滑片不动，滑片P向下滑动时，向下滑动时，V1示数变大，示数变大，V2示数变示数变 小小B若若F不动

21、，滑片不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C若若P不动，滑片不动，滑片F向下移动时，向下移动时，V1、V2的示数均变小的示数均变小D若若P不动，滑片不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大向下移动时，灯泡消耗的功率变大【典例典例2】图图1029考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解析解析若若F不动，滑片不动，滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，则副线圈回路中总电阻变大，则回路中路中的电阻变大，则副线圈回路中总电阻变大，则回路中电流减

22、小，灯泡两端电压减小，功率变小，滑动变阻器两电流减小，灯泡两端电压减小，功率变小，滑动变阻器两端电压变大，端电压变大，V2的示数变大，而原线圈两端电压不变，则的示数变大，而原线圈两端电压不变，则A错误、错误、B正确；若正确；若P不动，滑片不动，滑片F向下移动时，根据理想向下移动时，根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变，副线圈两端电压减变压器特点可知原线圈两端电压不变，副线圈两端电压减小，则副线圈回路中电流变小，灯泡小，则副线圈回路中电流变小，灯泡L消耗的功率减小，消耗的功率减小，电压表电压表V2的示数减小，的示数减小，C、D错误错误答案答案B考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析

23、物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验分析动态问题的思路程序可表示为：分析动态问题的思路程序可表示为：考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如图如图10210所示是原、副线圈都有中间抽头的理想变压所示是原、副线圈都有中间抽头的理想变压器，在原线圈上通过一个单刀双掷开关器，在原线圈上通过一个单刀双掷开关S1与一只电流表与一只电流表A连连接，在副线圈上通过另一个单刀双掷开关接，在副线圈上通过另一个单刀双掷开关S2与一个定值电阻与一个定值电阻R0相连接，通过相连接，通过S1、S2可以改

24、变原、副线圈的匝数在原线可以改变原、副线圈的匝数在原线圈上加一电压为圈上加一电压为U1的交流电后：当的交流电后：当S1接接a，S2接接c时，电流时，电流表的示数为表的示数为I1；当；当S1接接a，S2接接d时，电流表的示数为时，电流表的示数为I2；当当S1接接b，S2接接c时，电流表的示数为时，电流表的示数为I3；当；当S1接接b，S2接接d时，电流表的示数为时，电流表的示数为I4，则，则 ()【变式变式2】图图10210考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验AI1I2 BI1I4 CI2I3 DI2I4答案答案

25、B考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验解决电能的输送问题时应注意解决电能的输送问题时应注意首先画出输电的电路图首先画出输电的电路图如图如图10211所示所示考点三考点三远距离输电问题远距离输电问题图图102111考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验分析三个回路分析三个回路：在每个回路中变压器的原线圈是回路的用：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电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源综合运用

26、下面三个方面的关系求解综合运用下面三个方面的关系求解(1)能量关系，能量关系，PU1I1U2I2P用户用户P，PI22R，P用户用户U3I3U4I4(2)电路关系，电路关系，U2UU3，UI2R23考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验(20122012临沂模考临沂模考) )随着社会经济的发展，人们对能源的需求随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要某发电厂采用升压变压也日益扩大，节能变得越来越重要某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电器向某一特定用户供

27、电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为厂输出电压为U1，输电导线总电阻为，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需，在某一时段用户需求的电功率为求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的足用户正常用电的情况下，下列说法正确的 ()C若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D采用更高的电压输电会降低输电的效率采用更高的电压输电会降低输电的效率【典例典例3】考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高

28、考快乐体验高考快乐体验解析解析设发电厂输出功率为设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率，则输电线上损耗的功率的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以减少输的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，电线上损耗的功率，C项正确；采用更高的电压输电，项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，少，故可提高输电的效率，D项错误项错误答案答案C考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验图图10212为某

29、小型水电站的电能输送示意图，为某小型水电站的电能输送示意图，A为升压变压为升压变压器，其输入功率为器，其输入功率为P1，输出功率为，输出功率为P2，输出电压为，输出电压为U2；B为降为降压变压器，其输入功率为压变压器，其输入功率为P3，输入电压为，输入电压为U3.A、B均为理想变均为理想变压器，输电线的总电阻为压器，输电线的总电阻为r，则下列关系式正确的是，则下列关系式正确的是()【变式变式3】图图10212考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验AP1P2 BP2P3CU2U3 DU2U3解析解析由变压器原理知，

30、由变压器原理知，P1P2P3PP4P，U2U3U，选，选C.答案答案C考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验一、自耦变压器一、自耦变压器 高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器失的理想模型，自耦变压器(又称调压器又称调压器)，它只有一个线，它只有一个线圈，其中的一部分做为另一个线圈，当交流电源接不同的圈，其中的一部分做为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用耦变压器均适用14.两种特殊的变压器模型两种特殊的变压器模型考基自主落实考基自主落实核心考点透析核心考点透析物理建模指导物理建模指导活页限时训练活页限时训练高考快乐体验高考快乐体验如图如图10213所示，自耦变压器所示，自耦变压器输入端输入端A、B接交流稳压电源，其电压