鲁科版高考物理一轮总复习第14章第2讲变压器与电能的输送课时学案

这是一份鲁科版高考物理一轮总复习第14章第2讲变压器与电能的输送课时学案，共13页。学案主要包含了理想变压器，远距离输电等内容，欢迎下载使用。
第2讲　变压器与电能的输送

一、理想变压器
1．构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。

(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。
2．原理：电流磁效应、电磁感应。
3．基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出。
(2)电压关系：＝。
(3)电流关系：只有一个副线圈时 ＝。
(4)频率关系：f入＝f出。
4．几种常用的变压器
(1)自耦变压器——调压变压器，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。

(2)互感器
思考辨析
1．理想变压器原、副线圈中哪些物理量相同？
提示：磁通量、磁通量的变化率、功率、交流电的频率。
2．对于理想变压器，原线圈与电源相连，副线圈不接负载时，副线圈两端的电压为0吗？副线圈中的电流为0吗？
提示：电压不为0，电流为0。
3．如图所示，理想变压器的副线圈有两个，公式 ＝ 和 ＝ 还成立吗？此时电流和匝数有何关系？

提示：由于线圈中的磁通量相同，故 ＝＝，公式 ＝ 仍成立；由能量守恒知I1U1＝I2U2＋I3U3，则I1n1＝I2n2＋I3n3，公式 ＝ 不成立。
二、远距离输电
1．输电线路简图

2．输电电流
I＝＝。
3．电压损失
ΔU＝U－U′＝IR。
4．功率损失
ΔP＝P－P′＝I2R＝R＝。
思考辨析
1．理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。(√)
2．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大。(√)

考点1　理想变压器的基本规律(能力考点)

典例　图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　)

A．1 Ω B．5 Ω C．6 Ω D．8 Ω
【自主解答】
A　解析：输入电压的有效值为(即原线圈电压的有效值)U1＝ V＝220 V，根据理想变压器的电压规律 ＝ 可知，副线圈两端电压的有效值为U2＝U1＝×220 V＝30 V，灯泡正常工作，根据欧姆定律可知分得的电压为24 V，则通过灯泡的电流，即副线圈部分的干路电流为IL＝＝ A＝1.6 A，根据串联分压规律可知，R1和R2、R构成的并联电路部分的分压为U＝U2－UL＝30 V－24 V＝6 V，通过R1的电流为I1＝＝ A＝0.6 A，通过R2、R的电流为I2＝IL－I1＝1.6 A－0.6 A＝1 A，R2、R的分压为U＝I2(R2＋R)，解得滑动变阻器的阻值为 R＝－R2＝ Ω－5 Ω＝1 Ω，A正确，B、C、D错误。
【核心归纳】
关于理想变压器的四点说明
(1)变压器不能改变直流电压。
(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。
(3)理想变压器本身不消耗能量。
(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。

1．(2020·潍坊模拟)(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1，电压表、电流表均为理想电表。L1、L2、L3、L4 为四只规格均为“220 V　60 W” 的灯泡。如果副线圈两端的电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是(　　)

A．电压表的示数约为1 244.32 V
B．电流表的示数约为0.82 A
C．a、b 两端的电压是1 045 V
D．a、b 两端的电压是1 100 V
BC　解析：由输出端交变电压的图像可求出有效值为220 V，由原、副线圈的匝数之比为4∶1，可得原、副线圈两端的电压之比为4∶1，则原线圈两端的电压即电压表的示数为U1＝4×220 V＝880 V，故A错误；副线圈两端的电压为220 V，L2、L3、L4三只灯泡都正常发光，电流表的示数为I＝3IL＝3× A＝0.82 A，故B正确；通过原、副线圈的电流之比为 1∶4，则通过原线圈的电流为I1＝×0.82 A＝0.205 A，灯泡的电阻RL＝＝ Ω＝806.7 Ω，则a、b两端的电压 U＝U1＋I1RL＝880 V＋0.205×806.7 V＝1 045 V，故C正确，D错误。
2．(多选)配电房中的互感器和电表的接线如图甲、乙所示，下列说法正确的是(　　)

A．线圈匝数n1n4
C．图甲中的电表是电压表，输出端不可短路
D．图乙中的电表是电流表，输出端不可断路
CD　解析：题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，题图甲中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3