2022届湖南人教版学海导航新课标高中总复习（第1轮）物理-课件

第2讲变压器电能的输送

一、理想变压器

工作原理：互感原理(穿过初级铁芯的

磁通量

的变化率等于穿过次级铁芯的磁通量的变化率之和)

规律：

制约关系：(1)输入功率由

输出功率

决定．

(2)输出电压是由

输入电压

与

匝数比

共同决定．

(3)输入电流是由

输出功率

与

输入电压

共同决定．减小输电线电能损失主要途径高压输电输电过程示意图二、远距离输电减小输电线电能损失主要途径高压输电常用关系理想变压器(1)没有能量损失(铜损、铁损)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)解答

1．理想变压器及其原、副线圈基本量的关系是怎样的？基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系只有一个副线圈，电流和匝数成反比多个副线圈，根据输入功率和输出功率相等得电流关系频率关系原、副线圈中电流的频率相等决定关系功率决定关系输出功率决定输入功率，当副线圈空载时，变压器的输出功率为零，输入功率也为零．并且输入功率随着负载的变化而变化．解答2．怎样分析变压器中各物理量的制约关系？决定关系电压决定关系副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比决定，无论副线圈是否有负载，是单组还是多组，每组副线圈与原线圈的两端的电压比都等于匝数比．电流决定关系副线圈中的电流决定原线圈中的电流，原线圈中的电流随着副线圈电流的增大而增大.说明

,①理想变压器工作时，若增加负载个数，相当于负载电阻减小，从而副线圈中的电流增大，此时原线圈中的电流也增大，若减少负载个数，相当于负载电阻增大，从而副线圈中的电流减小，此时原线圈中的电流减小．若副线圈空载时，副线圈中的电流为零，原线圈中的电流也为零．②在原、副线圈回路中的电表都是理想电表，其内阻的影响可以忽略.

3.远距离输电过程中具体过程分析

(1)画出远距离输电的示意图，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻．并规范的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n1、n1′、n2、n2′，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示．从图10­2­1中应该看出功率之间的关系是：P1＝P1′，P2＝P2′，P1′＝Pr＋P2.②若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减少输电线截面积，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．

注意：电路中的电阻和负载中的电阻都是等效电阻，在计算导线中的电阻时，如果知道单位长度上的电阻阻值，计算导线的长度时要注意导线是双向的．1．理想变压器的原理与规律

例1：如图10－2－2所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，副线圈匝数n2＝180匝，交流电源的电压U1＝220sin120πtV，电阻R＝45Ω，电压表、电流表均为理想电表，则(

)图10－2－2A．交流电的频率为50HzB.的示数约为0.13AC.的示数约为1.1AD.的示数为36V

解析：由交流电源的电压表达式知：120π＝2πf，即此交流电的频率为60Hz，选项A错．由交流电源的电压表达式知：此交流电的有效值为220V.答案:BD

方法点拨：变压器的输出功率决定输入功率，且变压器不会改变电流的周期和频率．

变式训练1：如图10­2­3所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时()A．原、副线圈磁通量之比为2∶1B．原、副线圈电流之比为1∶2C．输入功率和输出功率之比为1∶1D．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1图10­2­3BCD

2．变压器的动态分析

例2：(2010·山东卷)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图10－2－2甲所示，副线圈所接电路如图10－2－4乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是(

)图10－2－4A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加答案：AD

方法点拨：这类问题主要是通过改变原副线圈的匝数或改变用电器的阻值来设置动态的，处理这类问题时，首先要分清变量和不变量，再根据理想变压器中电压、电流、功率的制约和与匝数的关系解答．

变式训练2：如图10­2­5所示，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．V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3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

D．I1变大、I2变大图10­2­5

解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．答案：BC

3．远距离输电

例3：(2010·江苏卷)在如图10－2－6所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有(

)图10－2－6A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案：CD

方法点拨：升压变压器与降压变压器的联系点是关联整个输电的关键．具体的方法是电压关联(U2＝Ur＋U3)、电流关联(I2＝Ir＝I3)、功率关联(P2＝Pr＋P3)．核心思路就是升压变压器的副线圈为电源，导线与降压变压器的原线圈为用电器．

变式训练3：某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户．设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器总功率的增加将导致()A．升压变压器初级线圈中的电流变小

B．升压变压器次级线圈两端的电压变小

C．高压输电线路的电压损失变大

D．降压变压器次级线圈两端的电压变大C4．互感器

例4：在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是(

)

解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多．监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中．

【答案】A

方法点拨：互感器是按比例变换电压或电流的设备，互感器的功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化，互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全．

变式训练4：如图10­2­7所示，L1和L2是高压输电线，利用甲、乙可以测