2024年高考物理一轮复习第十二章第2节变压器电能的输送课件

这是一份2024年高考物理一轮复习第十二章第2节变压器电能的输送课件，共59页。PPT课件主要包含了理想变压器，两个线圈，构造图，图12-2-1，感应电动势，n1n2，n2n1，远距离输电，I2R线，输电电压等内容，欢迎下载使用。

1.变压器的构造：如图 12-2-1 所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的____________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________连接的线圈，也叫次级线圈.2.变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的________、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化.变化的磁场在副线圈中产生__________，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流.互感现象是变压器工作的
3.理想变压器及其基本关系.
率 P损＝I2R线＝________，可知 P损∝ .
1.根据 P损＝__________，降低输电损耗有两种方法：(1)减小输电线的________.(2)减小输电导线中的电流：在输送功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高__________.2.远距离输电的功率损失.(1)输送功率一定时，线路电流 I＝______，输电线上损失的功
(2)远距离输电中的功率关系：P输＝P损＋P用.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1) 理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值.
)(2)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的
(3)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损
(4) 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.
)(5)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电
答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√
2.如图 12-2-2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只，
B.电源输出功率为 1200 W
D.原线圈端电压为 11 V
3.如图 12-2-3 甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1 为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表.原线圈所接电压 u 随时间 t 按
正弦规律变化，如图乙所示.下列说法正确的是(
A.变压器输入、输出功率之比为 4∶1
B.变压器原、副线圈中的电流强度之比为 4∶1C.u 随 t 变化的规律为 u＝51sin (50πt) V
D.若热敏电阻 RT 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表
4.(2022 年天津卷)低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压
器降压.若将“12 V
50 W”的交流卤素灯直接通过变压器(视为
理想变压器)接入电压为 220 V 的交流电后能正常工作，则(
A.卤素灯两端的电压有效值为 6
B.变压器原、副线圈的匝数比为 55∶3C.流过卤素灯的电流为 0.24 AD.卤素灯的电阻为 968 Ω
解析：卤素灯上标记的额定电压 12 V 即为卤素灯两端的电压
非线性元件，电阻随着电压不同而改变，D 错误.答案：B
热点 1 理想变压器原理和基本关系[热点归纳]
1.理想变压器的工作原理.
2.理想变压器的各量的制约关系.
考向 1 基本关系的应用【典题 1】(2022 年北京卷)某理想变压器的原线圈接在 220 V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为 22 000 V ，输出电流为
300 mA.该变压器(
A.原、副线圈的匝数之比为 100∶1B.输入电流为 30 A
D.原、副线圈交流电的频率之比为 1∶100
方法技巧 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
(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.
考向 2 变压器原线圈与用电器串联的问题【典题 2】理想变压器及其前后电路如图 12-2-4 所示，ab 间接电压为 U 的交流电，变压器原副线圈的匝数比为 3∶1，R1∶R2
＝3∶1.下列做法能增大变压器副线圈输出电压的是(A.将 R1、R2 调换位置B.给 R2 并上一个等值电阻C.ab 间换接频率更高的交流电
D.ab 间换接电压为 2U 的直流电
则副线圈输出电压减小，B 错误.根据 U2＝
输出电压与电流频率无关，则 C 错误.变压器只能针对交流电才能够正常工作，当 ab 间换接电压为 2U 的直流电时，变压器不能发生电磁感应现象，副线圈输出电压为 0，D 错误.答案：A
考向 3 变压器原线圈与用电器并联的问题
【典题 3】如图 12-2-5 所示，理想变压器原、副线圈匝数比
为 1∶4，a、b 两端接到交流电源上，R1、R2 为阻值相同的定值
电阻.下列说法正确的是(
热点 2 理想变压器的动态分析
常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变
的情况和负载电阻不变的情况.
考向 1 匝数比不变的情况【典题 4】(2022 年广东惠州调研)一理想变压器原、副线圈的匝数比为 311∶11，原线圈输入电压的变化规律如图 12-2-6 甲，副线圈接如图乙电路，P 为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是
A.副线圈输出电压的频率为 200 HzB.副线圈输出电压的有效值为 11 VC.P 向右移动时，变压器原、副线圈的电流都增加D.P 向右移动时，变压器的输入功率减小解析：由图像可知，交流电的周期为 T＝0.02 s，变压器不改
50 Hz，A 错误.原线圈的电压的最大值为 U1m＝311 V，根据电压与匝数成正比可知 U1m∶U2m＝n1∶n2＝311∶11，可得副线圈电压
B 错误.原、副线圈电压之比等于匝数之比，原、副线圈的匝数不变，输入电压不变，则副线圈两端的电压不变，P 右移，滑动变阻
功率增加，则变压器的输入功率也增加.由 P＝UI 可知变压器原、副线圈的电流都增加，C 正确，D 错误.答案：C
由图像得到周期、频率、原线圈电压的有效值，
然后根据匝数比得到负线圈电压的有效值，原副线圈匝数比不变的情况下，原副线圈的电流按相同的变化趋势变化，由副线圈电阻的变化得到电流的变化和功率的变化，然后推及到原线圈.
考向 2 匝数比变化的情况【典题 5】(2022 年广东深圳二模)如图 12-2-7，是某风力发电节能路灯的电路简化图.风速为 v 时，交流发电机的电动势表达式为 e＝2v·sin ωt(V)，能感应风速大小的调节器(不消耗副线圈电路的电能)可以控制变压器副线圈的滑片 P 上下移动，使灯泡始终保
持额定电压正常发光，下列说法正确的是(
A.风速变大时，流过灯泡的电流变大B.风速变大时，滑片 P 将向上移动
C.风速变大时，变压器的输入电压变大D.风速变大时，变压器的输出电压变大
解析：调节器可以控制变压器副线圈的滑片 P 上下移动，使灯泡始终保持额定电压正常发光，所以风速变大时，流过灯泡的电流不变，变压器的输出电压不变，A、D 错误.由题意知 e＝2v·sin ωt(V)，所以风速变大时，交流发电机的电动势变大，则变压器的
可知，输入电压 U1 增大，输出电压 U2 不变，原线圈匝数 n1 不变时，副线圈匝数 n2 应减小，则滑片 P 向下移动，B 错误.答案：C
方法技巧 含有变压器的动态电路问题的解题思路：
热点 3 常见的变压器1.自耦变压器.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，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图 12-2-8 所示.
互感器分为电压互感器和电流互感器，比较如下表所示：
【典题 6】(2021 年辽宁丹东模拟)如图 12-2-9 所示是一降压式自耦变压器的电路，其副线圈匝数可调.该理想变压器的原线圈接
线对“220 V　440 W”的用电器 R 供电，该用电器正常工作.由此
)A.原、副线圈的匝数比为 19∶11B.交变电压的频率为 100 HzC.副线圈中电流的有效值为 2 A
D.变压器的输入功率为 440 W
【典题 7】(2022 年广东广州模拟)如图 12-2-10 所示为某小型发电站高压输电示意图.发电站输出的电压 U1 不变.升压变压器输出电压为 U2, 降压变压器原、副线圈两端的电压分别为 U3 和 U4.为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，
所有的电表均为理想电表，则(
A.①为电流表，②为电压表B.U2＞U3
C.仅将滑片 Q 下移，则输电线损耗功率减少D.凌晨时分，用户家的灯将变得更暗
解析：由图可知①接在火线和零线之间，为电压表，②接在同一条线上，测得是电流，为电流表，A 错误.由于输电线上有电压降，所以 U2＞U3，B 正确.仅将滑片 Q 下移，则输电电压 U2 增所以输电线损耗功率增大，C 错误.凌晨时分，降压变压器的输出端用电量减少，电路中的电流减小，则输电线上的电压降减小，则降压变压器的输入电压增大，用户得到的电压变大，用户家的灯将变得更亮，D 错误.
热点 4 远距离输电问题[热点归纳]
1.理清三个回路(如图 12-2-11 所示).
【典题 8】(2020 年浙江卷)如图 12-2-12 所示，某小型水电站发电机的输出功率 P＝100 kW，发电机的电压 U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻 R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为 U4 ＝220 V. 已知输电线上损失的功率 P线 ＝
5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是(图 12-2-12
A.发电机输出的电流 I1＝40 AB.输电线上的电流 I线＝625 AC.降压变压器的匝数比 n3∶n4＝190∶11D.用户得到的电流 I4＝455 A
方法技巧 输电线路功率损失的计算方法：
特殊的变压器模型模型一 含有两个副线圈的变压器副线圈有两个或两个以上时，一般从原、副功率相等入手.由于电压与匝数仍然成正比，副线圈的用电器为纯电阻时，应用
额定功率，而原线圈的功率应用 P1＝U1I1，之后根据 P1＝P2 求解相关量.
【典题 9】(多选，2021 年重庆月考)如图 12-2-13 所示，理想变压器有一个原线圈和两个副线圈，原线圈的匝数为 n1，两个副线圈的匝数均为 n2.三个灯泡 L1、L2、L3 分别按图示方式接入电路.其中 L2、L3 完全相同，L1 与它们的额定电压相等，额定功率不相等.当原线圈 a、b 端输入电压 U 为灯泡额定电压的 7 倍时，三个
A.n1∶n2＝7∶1B.n1∶n2＝6∶1C.灯泡 L1 和 L2 的额定功率之比为 1∶3
D.灯泡 L1 和 L2 的额定功率之比为 1∶6
解析：设灯泡的额定电压均为 U，则由题意可知原线圈两端电压为 6U，副线圈两端电压为 U，根据理想变压器原、副线圈电压与匝数关系可得 n1∶n2＝6∶1，A 错误，B 正确.设原线圈中电流为 I，则原线圈的输入功率为 P＝6UI，L1 的额定功率为 P1＝UI，根据理想变压器原、副线圈功率相等可知 L2 和 L3 的额定功率均为P23＝3UI，所以 L1 和 L2 的额定功率之比为 1∶3，C 正确，D 错误.
模型二 电路中含有二极管的变压器
1.当副线圈回路中含有二极管时，由于二极管具有单向导电性，会使交变电流只有一半时间通电，经过二极管后的输出电压的有效值与副线圈两端交流电压的正常有效值不相等.
2.经过二极管后的输出电压的有效值应根据电流的热效应进
【典题 10】(2021 年江苏南京开学考)如图 12-2-14 所示，矩形
磁场的 dc 边以角速度ω＝100π rad/s 匀速转动.线圈的匝数 N＝100，边长 ad＝0.4 m，ab＝0.2 m，理想变压器的原、副线圈的匝数比是2∶1，一只理想二极管和一个阻值为 25 Ω的定值电阻 R 串联在副线圈电路中，已知电压表和电流表均为理想交流电表，线圈和导
线的电阻不计，则下列说法正确的是(
A.该矩形线圈产生的电动势的最大值为 50 VB.电压表的示数为 12.5 V
C.1 min 内电阻 R 上产生的热量为 750 JD.减小电阻 R 的值，电流表示数变小