第46讲 变压器及远距离输电(原卷版) -【划重点】备战2025年高考物理一轮精细复习(新高考通用).docx

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第46讲变压器远距离输电

——划重点之精细讲义系列

考点1

理想变压器基本规律的应用

考点2

理想变压器的动态分析

考点3

几种常用的变压器

考点4

远距离输电问题

一.变压器原理

1.构造和原理(如图所示)

(1)主要构造:由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成.

(2)工作原理:电磁感应的互感现象.

2.理解变压器的基本关系式

(1)功率关系:P入=P出.

(2)电压关系:eq\f(U1,U2)=eq\f(n1,n2),若n1n2,为降压变压器,若n1n2,为升压变压器.

(3)电流关系:只有一个副线圈时,eq\f(I1,I2)=eq\f(n2,n1);有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn.

二.远距离输电

1.电路损失

(1)功率损失:设输电电流为I,输电线的电阻为R,则功率损失为ΔP=I2R.

(2)电压损失:ΔU=IR.

减小功率损失和电压损失,都要求提高输电电压,减小输电电流.

2.降低损耗的两个途径

(1)一个途径是减小输电线的电阻.由电阻定律R=ρeq\f(l,S)可知,在输电距离一定的情况下,为减小电阻,应当用电阻率小的金属材料制造输电线.此外,还要尽可能增加导线的横截面积.

(2)另一个途径是减小输电导线中的电流,由P=IU可知,当输送功率一定时,提高电压可以减小输电电流.

考点1:理想变压器基本规律的应用

1.理想变压器的基本特点

(1)无漏磁,故原、副线圈中的Φ、eq\f(ΔΦ,Δt)相同.

(2)线圈无电阻,因此无压降,U=E=neq\f(ΔΦ,Δt).

(3)根据eq\f(U,n)=eq\f(ΔΦ,Δt)得,套在同一铁芯上的线圈,无论是原线圈,还是副线圈,该比例都成立,则有eq\f(U1,n1)=eq\f(U2,n2)=eq\f(U3,n3)=…

2.理想变压器的基本关系

功率关系

原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即P入=P出

电压关系

原、副线圈的电压比等于匝数比,即eq\f(U1,U2)=eq\f(n1,n2),与副线圈的个数无关

电流关系

①只有一个副线圈时:eq\f(I1,I2)=eq\f(n2,n1)

②有多个副线圈时:由P入=P出得U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn或I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn.

频率关系

f1=f2,变压器不改变交流电的频率

1.理想变压器的制约关系

原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2,U2=eq\f(n2,n1)U1

副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入,P入=P出

副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1,I1=eq\f(n2,n1)I2

2.含有多个副线圈的变压器

计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时,需注意三个关系:

电压关系:eq\f(U1,n1)=eq\f(U2,n2)=eq\f(U3,n3)=…=eq\f(Un,nn)

功率关系:P1=P2+P3+P4+…+Pn

电流关系:n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+…+nnIn

【考向1】(2024·湖南常德·一模)如图甲所示的交变电路中,变压器可看作理想变压器,灯泡和电动机的额定电压相等,当原线圈两端接有如图乙所示的交流电压时,灯泡刚好正常发光,电动机也刚好正常工作。已知电动机的内阻r=0.1Ω,电动机的额定功率为2W、效率为80%,灯泡正常发光时电阻为

A.灯泡的额定电压为1V B.原、副线圈的匝数比为11

C.原线圈中的电流为5.5A

【考向2】(多选)(2024·广西·二模)下图是一款小型电钻及其简化电路图,它由变压器及电动机两部分构成,变压器为理想变压器。电动机的内阻为1Ω,额定电压为16V,额定电流为2.2A。当变压器输入电压为220V的正弦交流电时电钻正常工作,下列说法正确的是()

A.变压器的原、副线圈匝数之比是55:4

B.变压器原线圈电流的最大值为0.16A

C.变压器的输入功率为35.2W

D.电动机的效率约为73

【考向3】(多选)(2024·广东佛山·二模)小明同学用漆包线和铁钉绕制了一个如图所示简易变压器,初级线圈匝数n1=400匝,接入正弦交流电u=82sin100πt

A.图中电压表示数为8V

C.每只LED闪光频率f=50Hz D.LED两端电压峰值

【考向4】(多选)(2024·江西鹰潭·二模)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1:R

A.1:10 B.2:5 C.1:2 D.3:5

【考向5】(多选)(2024·湖北·三模)如图所示为理想变压器,已知n1=100匝,n2=30匝。电阻R1=8Ω,R2=0.36Ω,R3=2.56Ω

A.20 B.40 C.60 D.80

考点2:理想变压器的动态分析

常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变

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