2027届新高考物理热点精准复习：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系　理想变压器　电能的输送

2027届新高考物理热点精准复习探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系理想变压器电能的输送学习目标: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。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.理解远距离输电的原理并会计算线路损失的电压和功率。××√××√解析

1.×

变压器通过电磁感应传递电能,不能改变交变电流的频率。2.×

理想变压器的电压、电流瞬时值和最大值也满足匝数比关系,并非仅限于有效值。3.√

副线圈负载功率增大时,原线圈输入功率随之增加,在输入电压不变时,输入电流增大。4.×

由P=UI可知,输送功率P越大,在U一定时电流I越大,根据P损=I2R线,输电损耗越大。5.×

增大导线横截面积可减小导线电阻R,根据P损=I2R线,有利于减少输电过程中的电能损失。6.√考点一实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1.实验目的:探究变压器电压与线圈匝数的关系。2.实验原理:原线圈通过电流时,铁芯中产生磁场,由于交变电流的大小和方向都在不断地变化,铁芯中的磁场也在不断地变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,副线圈中就存在输出电压。本实验通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系。3.实验器材:两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干。4.实验步骤(1)按如图所示连接好电路图,将两个多用电表调到交流电压挡,并记录两个线圈的匝数。

(2)打开学生电源,读出两个电表电压值,并记录在表格中。(3)保持匝数不变多次改变输入电压,记录下每次的两个电压值。(4)保持电压、原线圈的匝数不变,多次改变副线圈的匝数,记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。5.数据记录与处理

次序n1(匝)n2(匝)n1∶n2U1(V)U2(V)U1∶U21

2

3

4

6.结论:原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等。7.误差分析(1)实际变压器存在各种损耗。(2)交流电表的读数存在误差。8.注意事项(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关,再进行操作。(2)为了人身安全,学生电源的电压不能超过12V,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。典例1

在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中:(1)下列说法中正确的是

。

A.变压器中铁芯是整块硅钢B.为保证实验安全,原线圈应接入低压直流电源C.变压器正常工作时,电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈D.保持原线圈电压及匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈的匝数对输出电压的影响(2)可拆变压器的铁芯固定的不是很紧时,变压器发出较响的“嗡嗡”声,其原因是

。

D在交变电流产生的磁场作用下,发生电磁感应,铁芯受到安培力作用产生振动,发出声音考点二理想变压器的理解和应用1.构造如图所示,变压器是由

和绕在铁芯上的

组成的。

(1)原线圈:与

连接的线圈,也叫

线圈。

(2)副线圈:与

连接的线圈,也叫

线圈。

闭合铁芯两个线圈交流电源初级负载次级

互感现象P出

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典例3

如图,理想变压器原线圈接有效值保持不变的正弦交流电压,电压表和电流表均为理想交流电表,RT为热敏电阻(温度升高,电阻减小),R0、R1为定值电阻,C为电容器,通电后随着RT温度升高,下列说法正确的是(

)A.V1表的示数和V2表的示数都不变B.理想变压器的输入功率减小C.通过R1的电流始终为零,R1不消耗电能D.若电容器电容减小,则A2表的示数增大A

C

考点三两类特殊的变压器问题1.自耦变压器问题自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以降压(如图甲)也可以升压(如图乙),变压器的基本关系对自耦变压器同样适用。甲

乙

2.互感器问题两种互感器的比较项目电压互感器电流互感器原理图

原线圈的连接并联在高压电路中串联在交流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的公式I1n1=I2n2典例5

图为理想的可调式自耦变压器与负载连接的电路,原线圈输入交变电流的电压u确定,闭合开关S,电动机M开始工作,此后观察到灯泡L亮度变暗,则以下说法错误的是(

)A.S闭合后电流表读数变大B.S闭合后原线圈输入功率变大C.S闭合副线圈输出电压没有变化D.要让L灯达到原来亮度,滑动触头P应向上移动D

考点四远距离输电1.输电损耗如图所示,若发电站输出电功率为P,输电电压为U,用户得到的电功率为P',用户的电压为U',输电线总电阻为R。输电电流电压损失功率损失ΔU=U-U'=

IRI2R

横截面积电阻率小输电电压3.远距离高压输电的分析(1)理清三个回路

B典例7

随着经济发展,加之寒冬来临,用电需求增加,当火力发电供应紧张时,通过远距离调度方式,会及时将其他地区的风力发电、太阳能发电并入电网保障电力供应。如图是远距离输电的原理图,假设发