高考物理（重庆专用）第一轮复习教学案 第十章 交变电流传感器第二节《理想变压器　电能的输送》

111第二节理想变压器电能的输送 一、变压器1构造由_、_和_组成。2原理利用电磁感应的_现象。3理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)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P入_ 电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，公式：_，与负载、副线圈的个数无关电流关系(1)只有一个副线圈时：I1/I2_；(2)有多个副线圈时：由P入P出得I1U1I2U2I3U3InUn或I1n1I2n2I3n3Innn频率关系f1f2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种常见的变压器(1)自耦变压器调压变压器(2)互感器(如图所示)电压互感器：用来把_电压变成_电压。电流互感器：用来把_电流变成_电流。二、电能的输送如图所示，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。1输电电流I_2输电导线损耗的电功率P损I2R线_即在输送功率一定时，输电电压增大为原来的n倍，输电导线上损耗的功率就减少为原来的_。3输电导线损耗的电压U损IR线_。1(2012福州质检)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1n241，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路。当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12 mA，那么安培表A2的读数是( )A0 B3 mA C48 mA D与R值大小无关2(2012华南师大附中模拟)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。下列所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )3中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV的特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )A. B. C2P D4P4易错辨析：请你判断下列表述正确与否，对不正确的，请予以更正。(1)原线圈输入电压U1一定，负载电阻R变化时，输出电压U2也随着变化。(2)理想变压器的副线圈的匝数不论是一匝还是多匝，线圈上的电压总与匝数成正比。(3)理想变压器的副线圈的匝数不论是一匝还是多匝，通过线圈的电流总与匝数成反比。(4)远距离输电时输电电压和输电线的损失电压相等。一、理想变压器中各物理量的制约关系自主探究1(2012江苏南京二模)如图所示，理想变压器原线圈匝数n11 210匝，副线圈匝数n2121匝，原线圈电压u311sin 100t(V)，负载电阻R44 ，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为( )AA1读数为0.5 A BV1读数为311 VCA2读数为0.5 A DV2读数为31.1 V思考1：输入电压与输出电压谁决定谁？思考2：输入电流与输出电流谁决定谁？思考3：输入功率与输出功率谁决定谁？二、降低输电损失的途径自主探究2下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是( )A因为热功率P，所以应降低输电电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗B因为热功率PIU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗C因为热功率PI2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗D以上说法均不正确思考1：远距离输电的损失指的哪部分电路的损失？影响输电损失的因素有哪些？思考2：降低输电损耗的途径有哪些？命题研究一、理想变压器基本规律的应用【题例1】如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R=44 ，电流表A1的示数为0.20 A。下列判断中正确的是( )A原线圈和副线圈的匝数比为21B原线圈和副线圈的匝数比为41C电流表A2的示数为1.0 AD电流表A2的示数为0.4 A思路点拨：解答本题应把握以下两点：(1)理想变压器，输入功率等于输出功率。(2)根据原、副线圈的电压可以确定变压器的匝数比。解题要点：规律总结理想变压器的两个基本公式是：(1)，即有电压和匝数成正比，电流与匝数成反比(只适用于有一个副线圈的情况)。(2)P入P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。命题研究二、理想变压器的动态分析【题例2】 (2012广东深圳一模)如图，用理想变压器给电灯L供电，如果只增加副线圈的匝数，其他条件不变，则( )A电灯L亮度减小 B电流表示数减小C电压表示数增大 D变压器输入功率不变思路点拨：副线圈的匝数增加，副线圈两端电压如何变化？理想变压器输出功率与输入功率之间存在什么关系？解题要点：规律总结分析理想变压器的动态变化问题，关键是抓住不变量，以不变量作为分析基础，然后根据变化量引起的现象再由欧姆定律分析电流、电压等各量的变化。命题研究三、远距离输电【题例3】 发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 。若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%。(1)画出此输电线路的示意图。(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比。(3)用户得到的电功率是多少？解题要点：1正弦交变电流经过匝数比为的变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按如图甲所示方式连接，R10 。图乙是R两端电压U随时间变化的图象。Um10 V，则下列说法中正确的是( )A通过R的电流IR随时间t变化的规律是IRsin 100t AB电流表A的读数为0.1 AC电流表A的读数为 AD电压表的读数为10 V2如图所示，一理想变压器原副线圈匝数比为n1n241，原线圈ab间接一电压为u220sin 100t V的交流电源，灯泡L标有“36 V18 W”，当滑动变阻器R的滑片处在某位置时，电流表示数为0.25 A，灯泡L刚好正常发光，则( )A滑动变阻器R消耗的功率为36 WB定值电阻R0的电阻值为19 C流过灯泡L的交变电流频率为25 HzD将滑动变阻器R的滑片向上滑时，灯泡L的亮度变暗3如图所示为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述不正确的是( )A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的C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小D高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好4某小型水电站的电能输送示意图如图所示。发电机的输出电压为220 V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则( )A.B.C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D升压变压器的输出功率小于降压变压器的输入功率参考答案基础梳理自测知识梳理一、1.原线圈副线圈闭合铁芯2互感3P出n2/n14(2)高低大小二、1.2.2R线3.R线基础自测1A解析：当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流。A正确。2D解析：已知u200sin 120t(V)，则有效值U1200 V，角速度2f120 rad/s，知交变电流的频率为60 Hz；由Um1n1(/t)200 V，而n11 000匝，则穿过铁芯的磁通量的最大变化率/t为 Wb/s；由I2U2/R A0.4 A，得电流表A的示数为0.4 A；由P1P2I2U20.440 W16 W，故D正确。2A解析：电流互感应是测电流的，应串联在火线上，故B、D选项错误。同时，由I1n1I2n2知要使I2I1，须n2n1，故A选项正确，C项错误。3A解析：输送电功率不变，由P损2R线，得当输电电压为原来的两倍，输电线上损耗功率为原来输电线上损耗功率的，即，A正确。4答案：(1)错误。原线圈输入电压U1一定，负载电阻R变化时，输出电压U2不变。(2)正确。(3)错误。通过线圈的电流与副线圈两端的电压及负载有关。(4)错误。远距离输电时输电电压远大于输电线的损失电压。核心理解深化【自主探究1】 C解析：各表的读数均为有效值，故V1的读数U1220 V；由U2U1知，V2的读数为22 V；由I2知，A2的读数为0.5 A；I1I2知，A1的读数为0.05 A，选项C正确。提示：1.输入电压U1决定输出电压U2。2输出电流I2决定输入电流I1。3输出功率P2决定输入功率P1。【自主探究2】 C解析：计算导线上的热损耗时，用P损IR线、P损U线I线或P损，注意输电电压UU线，由PUI和P损IR线联立可得P损2R线，故只有选项C正确。提示：1.远距离输电的损失指的是输电导线上的热损耗，由输电线上损失的功率P损IR线可知，影响输电损失的因素有两个：减小导线的电阻或减小输电导线中的输电电流。2降低输电损耗的两个途径：(1)减小电线的电阻。由电阻定律R可知，在输电距离一定的情况下，为减小导线电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的截面积；(2)减小输电导线中的输电电流。由PUI可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流。考向探究突破【题例1】 C解析：对于理想变压器，P1U1I12200.20 W44 W，则负载电阻消耗的功率P2P144 W，据P2，得U2 V44 V，则5，A、B错误；A2的读数I2 A1.0 A，故C正确、D错误。【题例2】C解析：由理想变压器的变压比等于匝数比，可得：，即副线圈两端电压增加，电压表的读数增大，加在电灯两端的电压增大，电灯变亮，即变压器的输出功率增大，由于理想变压器的输入功率等于输出功率，即输入功率也随之增大，根据PU1I1，可知电流表的读数增大，选项C正确，选项A、B、D错误。【题例3】答案：(1)如解析图所示(2)12024011(3)96 kW解析：(1)输电线路，如图所示。(2)输电线损耗功率P损1004% kW4 kW，又P损I2R线，输电线电流II2I320 A，原线圈中输入电流I1 A400 A所以升压变压器U2U125020 V5 000 VU3U2U线(5 0002010) V4 800 V所以。(3)用户得到的电功率P用10096% kW96 kW。演练巩固提升1B解析：由图象知T2102 s，f50 Hz，2f100 rad/s，故IRcos 100t A，A错误。通过R电流有效值I21 A，再根据知，I1有效值为0.1 A，B正确，C错误。电压表读数应为副线圈电压有效值，U10 V，故D错误。2B解析：根据电流表示数和原副线圈的匝数之比可知副线圈中的电流大小为1 A，灯泡正常发光可知，灯泡所在支路电流为0.5 A，故滑动变阻器所在支路电流为0.5 A，电压为36 V，根据PUI可知滑动变阻器消耗的功率为18 W，故A错误；根据原副线圈的匝数之比可知副线圈两端的电压的有效值为55 V，则R0两端电压为19 V，R0的电阻为19 ，故B正确；原副线圈电流的频率应相同均为50 Hz，故C错误；滑动变阻器滑片向上滑，阻值增大，则并联电路的阻值变大，并联电路两端电压变大，灯泡将变亮，故D错误。3C解析：根据PI2R可知，在电流I一定的情况下，减小电阻R可以减少电路上的电能损失，而R，所以增大输电线横截面积S有利于减少输电过程中的电能损失，A对；由公式PI2R可得，设输送的电功率为P，则PR，可见，在输送电压U一定时，输送的电功率P越大，输电过程中的电能损失越大，C错误；高压输电还要考虑到输电设备、安全性等方面，D正确。4A解析：因输电线上有电压损耗U，功率损耗P，故U2U3U，C、D项错误；因，U1U4，U2U3，A项正确，B项错误。111