高考物理一轮复习课件3变压器远距离输电

第十三章

交变电流电磁振荡电磁波传感器第2讲

变压器远距离输电1.会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法，了解实验误差的产生原因。2.知道变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题。3.会对远距离输电线路各物理量分析和计算。第2讲

变压器远距离输电

【目标要求】0201目录CONTENTS0304探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系理想变压器原理及应用高压输电线路的电压损失和功率损失远距离输电第2讲

变压器远距离输电一、理想变压器:线圈无电阻、铁芯无漏磁1.电压：

第2讲

变压器远距离输电

第2讲

变压器远距离输电一、理想变压器:线圈无电阻、铁芯无漏磁1.电压：

n2n3n1

U2U3

第2讲

变压器远距离输电一、理想变压器:线圈无电阻、铁芯无漏磁1.电压：

n2n3n1

U2U3n2n3n1U2U3U1第2讲

变压器远距离输电一、理想变压器:线圈无电阻、铁芯无漏磁1.电压：U1I1=U2I2U1I1=U2I2+U3I32.功率：P入=P出U1I1=U2I23.电流：I1:I2=n2:n1(一个副线圈)n1I1=n2I2+n3I3(多个)注意：变压器无法改变频率，

关系式中为有效值I1I2I1I2I3

4.动态分析:①原无阻:U1不变,②原有阻:变压器与负载的R等=当R等=R0时，负载功率最大③副接二极管：思考1：滑片上移，U1、U2、I1、I2如何变化第2讲

变压器远距离输电一、理想变压器:线圈无电阻、铁芯无漏磁U1n1U2n2U0RI1I2U0R0R等=U1I1R0U2不变,I1、I2减小

U1U2

I1I2Pm=

4.动态分析:①原无阻:U1不变,②原有阻:变压器与负载的R等=当R等=R0时，负载功率最大③副接二极管：思考1：滑片上移，U1、U2、I1、I2如何变化第2讲

变压器远距离输电一、理想变压器:线圈无电阻、铁芯无漏磁U1n1U2n2U0RI1I2U2不变,I1、I2减小

U1U2

I1I2U1I1=URI2

思考2：R的电压等于U2?I2UR=

U2=

I1变为原来的

I2变为原来的UR变为原来的

P入、P出变为原来的

二、电能输送:U2U3

1.功率关系：U1I1=U2I2U3I3=U4I4U2I2=P损+U3I3P损=I22R线×

U损思考：用户多开灯，各物理量如何变化？第2讲

变压器远距离输电一、理想变压器:线圈无电阻、铁芯无漏磁U2U3U损2.动态变化：

即U3=U损时，P用最大二、电能输送:1.功率关系：U1I1=U2I2U3I3=U4I4U2I2=P损+U3I3思考：用户多开灯，各物理量如何变化？第2讲

变压器远距离输电一、理想变压器:线圈无电阻、铁芯无漏磁主题一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1.实验原理(1)实验电路图(如图所示)：(2)实验方法：控制变量法①n1、U1一定，研究n2和U2的关系。②n2、U1一定，研究n1和U2的关系。2.实验器材学生电源(低压交流电源，小于12V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系3.实验过程(1)保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量。②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压。(2)保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。重复(1)中步骤。一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系4.数据处理由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。5.注意事项(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作。(2)为了人身安全，学生电源的电压不能超过12V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系【典例1】某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。(1)下列说法正确的是

。A.变压器工作时，通过铁芯导电把电

能由原线圈输送到副线圈B.变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，

在副线圈上将磁场能转化为电能C.理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失D.变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零BC一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(2)如图所示，实验时，原线圈接“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“1”接线柱，原线圈两端连接低压交流电源10V挡，用交流电压表测得副线圈两端的电压为0.4V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是

。A.原线圈匝数太多，电阻过大B.铁芯没有闭合，漏磁过多C.副线圈匝数太少，增加实验误差D.副线圈的电阻太小B一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(3)实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则可推断原线圈的输入电压可能为

。A.3.0V B.5.3V C.6.0V

D.6.2VD一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(4)为了实验过程中的安全，下列做法正确的是

。A.为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12VB.连接好电路后，应先检查电路连接是否正确，再接通电源进行实验C.因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱D.为了测量电表的安全，测量电压时，先选用最大量程试测BD一、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系主题二、理想变压器原理及应用二、理想变压器原理及应用1.构造和原理(1)构造：如图所示，变压器是由__________和绕在铁芯上的

组成的。(2)原理：电磁感应的互感现象。闭合铁芯两个线圈二、理想变压器原理及应用2.基本关系式功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出，且输出功率P出决定输入功率P入电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，，与副线圈的个数无关，且U1决定U2电流关系①只有一个副线圈时，，且I2决定I1②有多个副线圈时，由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn，输出决定输入频率关系f1＝f2，变压器不改变交变电流的频率

√××二、理想变压器原理及应用【判断正误】【典例2】牙医所用的口腔X射线机，需利用变压器将电压从220V升到96kV，输出电流为1.0mA。若将此变压器视为理想变压器，则()A.该变压器的输入功率为96kWB.该变压器的原、副线圈匝数比为11∶4800C.该变压器的输入电流约为0.4mAD.该变压器功能主要利用自感现象实现B二、理想变压器原理及应用【针对训练1】(多选)(2024·海南卷·9)电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流为16A，设原副线圈匝数分别为n1、n2，输入正弦交流电的频率为50Hz，则下列说法正确的是()A.交流电的周期为0.02sB.原副线圈匝数比n1∶n2＝11∶500C.输出的最大电压为220VD.若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kWAD二、理想变压器原理及应用【典例3】(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶2，原线圈与定值电阻R1串联后，接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源，副线圈电路中负载电阻为可变电阻R2，A、V为理想交流电表。当R2＝2R1时，电流表的读数为1A，电压表的读数为4V，则()A.电源输出电压为6VB.电源输出功率为4WC.保持R1阻值不变，当R2＝8Ω时，电压表的读数为6VD.保持R1阻值不变，当R2＝8Ω时，变压器输出的功率最大ACD二、理想变压器原理及应用【典例4】(多选)(2024·全国甲卷·19)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以()A.保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动B.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变C.将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动D.将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动AC二、理想变压器原理及应用主题三、高压输电线路的电压损失和功率损失三、高压输电线路的电压损失和功率损失

U－U'P－P'I2R(U)(U')(I)

横截面积电阻率小提高输电电压

AD三、高压输电线路的电压损失和功率损失主题四、远距离输电四、远距离输电

【典例6】如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100kW，发电机的电压U1＝250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V。已知输电线上损失的功率P线＝5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是()A.发电机输出的电流I1＝40AB.输电线上的电流I线＝625AC.降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11D.用户得到的电流I4＝455AC四、远距离输电【练习1】电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器()A.是一种降压变压器B.能测量直流电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流D课堂练习

AD课堂练习

B课堂练习【练习4】(多选)如图为理想的自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，P'为滑动变阻器上的滑片，电流表为理想电表，若输入电压U1一定，则()A.P不动，P'向下滑动时，U2一直在减小B.P'不动，P顺时针转动一个小角度时，U1和U2的比值增大C.P'不动，P顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大D.P顺时针转动一个小角度，同时P'向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变BD课堂练习【练习5】(2024·辽宁省模拟)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，两个学习小组采用了如图甲所示的可拆式变压器进行研究，原、副线圈的电压由电压传感器获得。(1)观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是

；A.整块不锈钢铁芯B.整块硅钢铁芯C.绝缘的不锈钢片叠加而成D.绝缘的硅钢片叠加而成D课堂练习(2)第一组同学将变压器正确组装好，如图乙所示。连接到图乙中的电源上，闭合电源开关，发现原线圈两端电压传感器有示数，但无论如何调节电源的电压旋钮，副线圈两端电压传感器均无示数，经检查导线和各连接处均无断路，则最可能的原因是___________________________。连接的是电源ab间的直流电课堂练习(3)第二组同学正确组装变压器后，记录数据如下：原线圈n1(匝)100100400400副线圈n2(匝)200800200800原线圈电压U1(伏)1.961.504.062.80副线圈电压U2(伏)3.9011.82.005.48通过分析实验数据可得出的实验结论是___________________________________。原、副线圈两端电压U与匝数n成正比(4)第二组同学继续探究实验，把2.0V的学生电源cd接到原线圈“0”“100”接线柱，副线圈接到“200”“800”接线柱，则接在副线圈两端的传感器示数最有可能是

。A.1.0V

B.2.0V

C.11.5V D.15.8VC课堂练习【练习6】(2023·天津卷·6)如图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为R，下列说法正确的有()A.T1输出电压与T2输入电压相等B.T1输出功率大于T2输入功率C.若用户接入的用电器增多，则R功率降低D.若用户接入的用电器增多，则T2输出功率降低B课堂练习【练习7】理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示。当S接a时，三个灯泡均发光，若()A.电容C增大，L1灯泡变亮B.频率f增大，L2灯泡变亮C.RG上光照增强，L3灯泡变暗D.S接到b时，三个灯泡均变暗A课堂练习【练习8】由匝数为n1的原线圈和两个匝数分别为n2和n3的副线圈组成的理想变压器，如图所示。已知图中定值电阻R1＝3Ω，R2＝4Ω，电流表为理想交流电表。当原线圈接入电压恒定的正弦交变电流，开关S1、S2均闭合时电流表示数为仅闭合S1时的4倍，则n2∶n3为()A.1∶2 B.2∶1C.1∶3 D.3∶1A课堂练习U1I1=仅闭合S1:

S1、S2均闭合:U1·4I1=

【练习9】(多选)(2022·湖北卷·9)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是()A.接收线圈