2014届物理第一轮总复习精讲课件：10.2变压器 远距离输电

【解析】 由变压器的功率关系和 R1、R2 中的电流之比 为 1∶5，R2 中电流为 1 A，消耗的功率为 4 W，选项 B 正确， A 错误；副线圈的输出电压为 20 V，原线圈两端电压的有效 值为 100 V，最大值为 141 V，交流电源的输出功率等于两电 阻消耗功率之和，为 104 W，选项 C、 D 错误．
②有多个副线圈时，U1I1＝ U2I2＋U3I3＋„＋UnIn .
远距离输电 1．输电过程(如图 10－2－2 所示)
图 10－2－2 2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′ (2)ΔU＝IR
3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′ P2 (2)ΔP＝ I R ＝( ) 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 线： 由 R 线＝ρ 知， 可采用加大导 S 线的横截面积、采用电阻率小 的材料做导线． (2)减小输电导线中的电流：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．
图 10－2－8 A．只将 S1 从 2 拨向 1 B．只将 S2 从 4 拨向 3 C．只将 S3 从闭合改为断开 D．只将滑动变阻器 R3 的滑动触头下移
【解析】 只将开关 S1 从 2 拨向 1 时，原线圈的匝数变 少，根据电压与匝数成正比，副线圈上的电压增大，则副线 圈上的电流增大，所以原线圈上的电流也增大，故 A 错误； 只将 S2 从 4 拨向 3 时，副线圈的匝数减少，则副线圈上的电 压减小，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故 B 正确； 只将 S3 从闭合改为断开时， 副线圈上的电阻增大， 电流减小， 所以原线圈的电流也减小，故 C 正确；只将滑动变阻器 R3 滑动触头下移时，副线圈的电阻减小，则电流增大，原线圈 的电流也增大，故 D 错误．

如图(b)所示。下列说法正确的是
()
A．所用交流电的频率为 50 Hz C．电流表的示数为 1.0 A
B．电压表的示数为 100 V D．变压器传输的电功率为 15.0 W
解析：由变压器不会使交流电的周期改变和题图(b)可知所用交流电的周期为 2× 10－2 s，可求得所用交流电的频率为 50 Hz，选项 A 正确；由题图(b)可知通过 R2 的电流的有效值为 1 A，由串、并联电路的特点可知通过 R3 的电流(即通过电流表 的电流)为 0.5 A，故副线圈的电流 I2＝1.5 A，由欧姆定律可得副线圈两端的电压 U2＝1×10 V＝10 V，由UU12＝nn12得原线圈两端的电压 U1＝Un22n1＝100 V，再根据原线 圈电路的串联关系可得 R1 两端的电压 UV＝220 V－100 V＝120 V，选项 B、C 均错 误；根据变压器原理可得变压器传输的电功率 P＝U2I2＝10×1.5 W＝15.0 W，选项 D 正确。
3．理想变压器及其基本关系
理想变压器 功率关系
基本 关系
电压关系
电流关系
频率关系
(1)没有“铜损”(线圈电阻为零，不发热)； (2)没有“铁损”(铁芯中无涡流，不发热)； (3)没有“漏磁”(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__ 只有一个副线圈时有UU12＝nn12 有多个副线圈时有Un11＝Un22＝Un33＝…＝Unnn 只有一个副线圈时有II12＝nn21 有多个副线圈时有 I1n1＝I2n2＋__I_3n__3 _＋…＋Innn f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)
2．[原线圈有电阻的变压器电路]
(多选)(2020·全国卷Ⅲ)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为 220 V，理

［例1］如图10-2-2所示，理想变压器原线圈输入电压u＝ Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器， V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和 A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正 确的是( ) A.I1和I2表示电流的瞬时值 B.U1和U2表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变小
C
方法点拨:分析这类问题的基本思路： (1)首先抓住各量的决定因素：U1由电源决定，U2由输 入电压U1及匝数比决定：U2=(n2/n1)U1；I2由输出电压U2及 负载电阻R决定：I2=U2/R；I1由I2及匝数比决定：I1=(n2/n1)I2。 (2)然后利用直流电路中的动态分析方法即可。
1.图10-2-3甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1, 电阻R=20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀 双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的 变化关系如图10-2-5乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时 L2 D 正常发光。下列说法正确的是 )t ) u 20 2 (sin( 50 A.输入电压u表达式 V B.只断开S2后L1、L2均正常发光 C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
图10-2-2
思路点拨：搞清次级回路的电路结构，次级线圈相当于电源， 从变化的局部开始分析，到整个电路的各量变化，注意电压之 比与匝数有关；输出功率的变化，决定输入功率的变化。
在交变电流中电压表和电流表显示的都是有效值，A、 B均错误；由理想变压器可知，副线圈两端电压U2不变，从 电路可知当滑片P向下移动时，电阻变小，电流增大，所以C正 确，D错误。

(1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图． (2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比．
[解析] (1)只要安装一台升压变压器和一台降压变压 器，输电线路示意图如下图所示：
(2)按题意，P损＝5%P＝0.05×100×103 W＝5×103 W.
设输电线路中的电流为I，P损＝I2R，
I＝
PR损＝
[分析] 变压器的工作原理是利用互感现象，只能改 变交变电流和电压，对于直流电不能改变，对理想变压器 有UU12＝nn12，P1＝P2, I1n1＝I2n2.
[解析] (1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中 的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化， 副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流 表示数也为零．
理想变压器 (2)没有磁通量损失
基本 功率 原线圈的输入功率等于副线圈的输出 关系 关系 功率P入＝P出
原、副线圈的电压比等于匝数比，公
电压关系 式：U1/U2＝n1/n2，与负载线圈的多少
基
无关
本
(1)只有一个副线圈时：I1/I2＝n2/n1
关 电流关系 (2)有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1
5×103 8
A＝25 A.
输送电压U2＝PI ＝1002×5103 V＝4000 V，
对升压变压器n1＝U1＝ 250 ＝ 1 n2 U2 4000 16
输电线路上损失电压U损＝IR＝25×8 V＝200 V，
降压变压器原线圈n3两端电压 U3＝U2－U损＝(4000－200) V＝3800 V， 用户在副线圈n4两端得到电压U4＝220 V， 所以nn34＝UU34＝3282000＝11910. 即升压变压器原、副线圈匝数比为 ； 降压变压器原、副线圈匝数比为