2020版物理新增分大一轮江苏专用版讲义：第十章 交变电流 传感器 第2讲 含解析.docxVIP

第2讲　变压器　远距离输电 一、理想变压器 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 (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 (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) 基 本 关 系 功率 关系 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 电压 关系 原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)(只有一个副线圈) 电流 关系 只有一个副线圈时：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1) 频率 关系 f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率) 4.几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示. 图2 (2)互感器eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(电压互感器?n1n2?：把高电压变成低电压，,　如图丙所示.,电流互感器?n1n2?：把大电流变成小电流，,　如图丁所示.)) 自测1　关于理想变压器，下列说法正确的是(　　) A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用 B.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 C.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 D.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 答案　A 二、电能的输送 如图3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. 图3 1.输出电流 I＝eq \f(P,U)＝eq \f(P′,U′)＝eq \f(U－U′,R). 2.电压损失 (1)ΔU＝U－U′ (2)ΔU＝IR 3.功率损失 (1)ΔP＝P－P′ (2)ΔP＝I2R＝(eq \f(P,U))2R 4.减少输电线上电能损失的方法 (1)减小输电线的电阻R.由R＝ρeq \f(l,S)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. 自测2　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 答案　A 解析　由题意知输电线上的电流I＝eq \f(P,U)，则输电线上由电阻造成的电压损失ΔU＝Ir＝eq \f(Pr,U)， 故eq \f(ΔU1,ΔU2)＝eq \f(U2,U1)＝eq \f(11×103,110)＝eq \f(100,1)，故选A. 命题点一　理想变压器原理 例1　(2018·苏锡常镇二模)如图4所示，理想变压器的原线圈接在u＝220eq \r(2)sin πt (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、电压表均为理想交流电表.下列说法正确的是(　　) 图4 A.电压表的示数为220 V B.电流表的示数为2 A C.原线圈的输入功率为440 W D.副线圈输出交流电的周期为2 s 答案　D 例2　(2018·南京市、盐城市二模)如图5所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R，原线圈一侧接有电压为220 V的正弦交流电源，设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻R上消耗的功率之比为k，则(　　) 图5 A.U＝110 V B.U＝440 V C.k＝eq \f(1,4) D.k＝4 答案　C 解析　变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1，则原、副线圈中的电压之比为2∶1，原线圈与R串联，则U≠110 V，故A、B错误；原、副线圈中的电流之比为1∶2，根据P＝I2R可得原、副线圈回路中电阻R上消耗的功率之比为k＝eq \f(1,4)，C正确，D错误. 拓展点　互感器 分为电压互感器和电流互感器，两者比较如下： 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈 的连接 并联在高压电路中 串联在交流电路中 副线圈 的连接 连接电压表 连接电流表 互感器 的作用 将高电压变为低电压 将大电流变为小电流 利用的 公式 eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) I1n1＝I2n2 例3　普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图6中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝