第2节 变压器 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．理想变压器原、副线圈基本量的关系 理想变压器 功率关系 电压基本关系 电流关系 频率
(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) 根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出 原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：负载、副线圈的个数无关 I1n2(1)只有一个副线圈时：＝ I2n1(2)有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率) 1
U1n1＝，与U2n2关系 关系 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。
甲 乙
丙 丁
电压互感器?n1>n2?：把高电压变成
?低电压，如图丙所示。?(2)互感器? ?电流互感器?n ?小电流，如图丁所示。? 1 2 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′，输电线总电阻为R。 1．输出电流 PP′U－U′ I＝U＝＝R。 U′2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′。 (2)ΔU＝IR。 3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′。 ? (2)ΔP＝I2R＝? P?2 ?R。 ?U? 2 4．减少输电线上电能损失的方法 l (1)减小输电线的电阻R。由R＝ρS知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线。 (2)减小输电线中的电流。在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。 1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率。 (√) (2)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。 (×) (3)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小。 (×) (4)增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损失。 (×) (5)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。 (√) (6)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。 (√) 2．(沪科版选修3－2P75T3)如图所示为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合电路。当直导线MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表的示数是10 mA，那么电流表的示数是( ) A．40 mA C．10 mA B．0 D．2.5 mA 3 B [由于直导线MN匀速运动，则MN切割磁场产生的电流恒定，线圈中产生的磁通量也是恒定的，所以不会引起副线圈的磁通量变化，所以副线圈中不会有感应电流产生，即电流表A2的示数为0，选项B正确。] 3．(粤教版选修3－2P59T4改编)如图所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压表的示数为220 V，电流表的示数为3 A，则输电线路中的电压和电流分别是( ) A．11 000 V,150 A C．4.4 V,16.7 A B．1 100 V,15 A D．4.4 V,0.06 A A [由两个互感器的变压比和变流比可知输电线路中的电压为U＝220×50 V＝11 000 V，电流为I＝3×50 A＝150 A，故A正确。] 4．(人教版选修3－2P50T3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 C．1∶10 B．1∶100 D．10∶1 P A [由P＝UI得输电线的电流I＝U，则输电线上由电阻造成的电压损失ΔUP ＝IR＝UR，所以两种情况下：ΔU1∶ΔU2＝U2∶U1＝100∶1，A正确。] 5．(人教版选修3－2P44T5改编)如图所示的电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是( ) 4 A．电压表V1示数增大 B．电压表V2、V3示数均增大 C．该变压器起升压作用 D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动 [答案] D 理想变压器基本规律的应用 [依题组训练] 1．(2019·江苏高考)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压( ) A．降低2 V C．降低200 V B．增加2 V D．增加200 V U1n1U1＋ΔU1ΔU1n1D [理想变压器的电压与匝数关系为＝＝，整理可得＝， U2n2U2＋ΔU2ΔU2n2即原、副线圈匝数比等于电压变化量之比，当ΔU1＝20 V时，ΔU2＝200 V，选项D正确。] 2.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)如图所示，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( ) 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 AD [设灯泡的额定电压为U0，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为9U0，变压器原、副线圈的匝数比为9∶1，选 5
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