变压器、远距离输电
【知识回顾】
一、变压器
1．定义：用来改变交流电压的设备，称为变压器．
说明：变压器不仅能改变交变电流的电压，也能改变交变电流的电流，但是不能改变恒定电流．
2．构造：
变压器由一个闭合铁芯（是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成的）和两个线圈（用绝缘导线绕制）组成的．
原线圈：和交流电源相连接的线圈（匝数为n1）．
副线圈：和负载相连接的线圈（匝数为n2）．许多情况副线圈不只一个．
二、理想变压器
1．理想变压器是一种理想模型．理想变压器是实际变压器的近似．理想变压器有三个 特点：
（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样．每匝线圈中所产生感应电动势相等．
（2）线圈绕组的电阻不计，无能损现象．
（3）铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象．
说明：大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，本章研究的变压器可当作理想变压器处理．
2．理想变压器的变压原理
变压器工作的原理是互感现象，互感现象即是变压器变压的成因．当变压器原线圈上加上交变电压，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势．如果副线圈电路是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量．这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象．
在变压器工作时，由于原、副线圈使用同一个铁芯，因而穿过原、副线圈（每匝）的磁通量Φ及磁通量的变化率均相同，在原、副线圈产生的感应电动势与它们的匝数成正比．
3．能量转换：变压器是把电能转化为磁场能又把磁场能转化为电能的装置． 4．理想变压器的基本关系
（1）输出功率等于输入功率P出＝P入，U1I1＝U2I2．
（2）原副线圈两端的电压跟匝数成正比，2121nnUU．
高二物理变压器知识点总结
一、引言
变压器是电能的重要转换装置之一，在电力系统和电子设备中得到广泛应用。了解变压器的原理和工作机制对于理解电力传输、电子设备工作原理以及解决相关问题具有重要意义。本文将对高二物理中关于变压器的知识点进行总结，以帮助同学们深入了解变压器的相关概念和运作原理。
二、变压器基本原理
变压器是利用电磁感应原理实现电能的转换。它由一个或多个匝数不同的线圈（即主线圈和副线圈）以及一个闭合的铁芯组成。根据线圈匝数的不同，可以实现电压的升降，并且能够根据功率关系保持输入和输出功率的基本平衡。
三、变压器的结构
1. 主线圈：主线圈是变压器中匝数较多的线圈，通常连接到电源上，承担输入电压的供应。
2. 副线圈：副线圈是匝数较少的线圈，它通常连接到负载上，负责输出电压。 3. 铁芯：铁芯是变压器的磁路部分，起到集中磁力线的作用，并提高变压器的效率。
四、变压器的工作原理
当交流电通过主线圈时，会在铁芯中产生交变磁场。这个交变磁场作用于副线圈，由于电磁感应，副线圈中会产生感应电动势，进而驱动负载工作。根据变压器的匝数比例，可以实现输入电压和输出电压的升降。
五、变压器的特性和应用
1. 变压器的变压比：变压器的变压比定义为输出电压和输入电压的比值。根据变压比，变压器可以分为升压变压器和降压变压器。
2. 变压器的功率关系：在理想情况下，变压器的输入功率和输出功率满足等式：输入功率=输出功率，这是因为变压器是一个能量转换装置。
3. 变压器的效率：变压器的效率定义为输出功率与输入功率之比。高效率的变压器可以减少能量的损耗，并提高变压器的使用效果。 4. 变压器的应用：变压器广泛应用于电力系统中，用于高压输电和地方电网的降压。此外，变压器也用于各种电子设备中，如电视、电脑等。
六、变压器的影响因素和故障排除
1. 变压器的损耗：变压器在转换电能的过程中会产生一定的损耗，主要包括铁损和铜损。铁损是由于铁芯材料的磁滞和涡流效应引起的能量损失，而铜损则是由线圈会导线阻抗引起的能量损失。
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专题12变压器远距离输电
【母题来源一】2019年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷）
【母题原题】（2019·江苏卷）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
【答案】D
【解析】由理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比即，得：，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：，当输入电压增加20V时，输出电压增大200V，故D正确。
【命题意图】考查变压器的工作原理、欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电功率等知识，意在考查考生的理解能力和综合分析能力。
【考试方向】对理想变压器的动态分析的考查：一是负载不变，通过匝数变化求解原副线圈的各参量；二是匝数不变，负载变化，讨论各量的变化。
【得分要点】1、电压器的几个常用关系：
（1）电压关系：或者或者（多个副线圈时），即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。
（2）电流关系：根据P
入=P
出可求出，或者n
1I
1=n
2I
2 / 8
2或者n
1I
1=n
2I
2+n
3I
3+n
4I
4+n
5I
5+…（有多个副线圈时）。
（3）功率关系：P
入＝P
出，即I
1U
1＝I
2U
2（一个副线圈）或者I
1U
1＝I
2U
3 / 8
2+I
3U
3+I
4U
4+…（多个副线圈）。
（4）各物理量之间的制约关系：输入电压U
1决定输出电压U
2；输出功率P
出决定输入功率P
入；输出电流I
2决定输入电流I
1。
对于动态变化问题，求解思路是：通过某一电阻变化判断整体电阻变化，据闭合电路欧姆定律判断干路电流变化；再抓住“原线圈电压决定副线圈电压、副线圈电路决定原线圈电流、副线圈输出功率决定输入功率”这个结论。
2、解远距离输电问题必备技巧
（1）正确画出输电过程示意图，并在图上标出各物理量。
（2）抓住变压器变压前、后各量间关系，求出输电线上的电流。
高中物理变压器公式
变压器的公式有：
1. 电压比公式：V1/V2 = N1/N2，其中V1和V2分别表示原、变压器的电压，N1和N2分别为原、变压器的匝数。
2. 功率比公式：P1/P2 = V1I1/V2I2，其中P1和P2分别表示原、变压器的功率，V1和I1分别为原压器的电压和电流，V2和I2分别为变压器的电压和电流。
3. 绕组电流公式：I1/I2 = N2/N1，其中I1和I2为原、变压器的绕组电流。
4. 磁通量公式：Φ = B×A×N，其中Φ表示磁通量，B表示磁感应强度，A表示磁路截面积，N表示匝数。
5. 绕组电动势公式：e = N(dΦ/dt)，其中e表示绕组电动势，N表示匝数，Φ表示磁通量，t表示时间。
6. 电机电动力和转速公式：P = Tω，其中P表示电机电动力，T表示转矩，ω表示转速。
