高中人教物理选修3-2 第十一章 第2讲.doc

第2讲　变压器　远距离输电
知识排查
理想变压器
1.构造和原理
(1)构造：如图1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。
图1
(2)原理：电磁感应的互感现象。
2．基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出。
(2)电压关系：＝。
有多个副线圈时＝＝＝…。
(3)电流关系：只有一个副线圈时＝。
由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn。
远距离输电
图2
1．电压损失：(1)ΔU＝U2－U3。(2)ΔU＝I2R线。
2．功率损失：(1)ΔP＝P2－P3。(2)ΔP＝IR线＝。
3．功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3。
4．电压、电流关系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，
I2＝I3＝I线。
5．输电电流：I线＝＝＝。
6．输电线上损耗的电功率：P损＝I线ΔU＝IR线＝R线。
小题速练
1．思考判断
(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频率。(　　)
(3)理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率。(　　)
(4)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热功率。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√
2．[人教版选修3－2·P44T2改编]有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V，这个电压是把380 V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1 140匝，副线圈是(　　)
A．1 081匝　　　　　　 B．1 800匝
C．108匝 D．8 010匝
解析　由题意知U1＝380 V，U2＝36 V，n1＝1 140，则＝得n2＝n1＝108，选项C正确。
答案　C
3. (多选)理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈两端接交流电源，则(　　)
A．原、副线圈中电流频率之比f1∶f2＝10∶1
B．原、副线圈两端电压之比为U1∶U2＝10∶1
C．原、副线圈内电流之比I1∶I2＝1∶10
D．变压器输入和输出功率之比P1∶P2＝10∶1
答案　BC
4．[人教版选修3－2·P50T3改编]从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V和11 kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为(　　)
A．100∶1 B．1∶100 C．1∶10 D．10∶1
解析　由题意知输电线上的电流I＝，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU＝Ir＝，故＝＝＝＝，故选项A正确。
答案　A
　理想变压器基本关系的应用
1．理想变压器的制约关系
制约关系
电压
副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定U2＝U1
功率
原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定　P入＝P出
电流
原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定I1＝I2
2.几种常用的变压器
(1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B所示。
(2)互感器
【例1】　(多选)(2016·全国卷Ⅲ，19)如图3，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压
U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(　　)
图3
A．原、副线圈匝数比为9∶1
B．原、副线圈匝数比为1∶9
C．此时a和b的电功率之比为9∶1
D．此时a和b的电功率之比为1∶9
解析　设灯泡的额定电压为U0，两灯均能正常发光，所以原线圈输入端电压为U1＝9U0，副线圈两端电压为U2＝U0，故＝，根据＝＝，选项A正确，B错误；根据公式＝可得，＝，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的电功率之比为1∶9，选项C错误，D正确。
答案　AD
1．(2019·福建龙岩质检)L1和L2是高压输电的两条输电线，现要通过变压器测量L1和L2之间的电压，下图的四种电路连接正确的是 (　　)
答案　A
2．(2017·北京理综，16)如图4所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin(100πt) V的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)
图4
A．原线圈的输入功率为220 W
B．电流表的读数为1 A
C．电压表的读数为110 V
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
解析　由u＝220sin(100πt) V可知，原线圈电压最大值为220 V，故原线圈电压的有效值为