第二课时 变压器 电能的 输送 1变压 器的构造(如右图所示)：变 压器是由 和绕在铁芯上的 组成的(1)原线圈：与交流电源连接的线圈， 也叫 线圈 (2)副线圈：与 连接的线圈，也 叫 线圈闭合铁芯两个线圈初级负载次级3理想变压 器：没有 的变 压器，即功率等于 功率 4理想变压 器电压 与匝数的关系： 原、副线圈的电压 之比等于两个线圈的 之比，即能量损失输入输出匝数2变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流 、 在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化变化的磁场在副线圈中产生,所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流是变压器工作的基础大小 方向感应电动势互感现象5几种常用的变压 器 (1)自耦变压 器调压变压 器1输电导线 上的能量损失：主要是由输送线路电阻发热产 生的，表达式为.2减小输电线 路上的损耗的方法(1)减小输送电路的 ；(2)减小输送电路的 3高压输电 的原理由输送功率PUI，其中U为 ，I为，因而可以提高，以减小，则线 路上的损耗P损I2R可大幅度减小，这是行之有效的办法QI2Rt电阻 电流输送电压输送电流输送电压U输送电流I1.1如下图所示，理想变压 器初级线 圈的匝数为n1，次级线 圈的匝数为n2， 初级线 圈的两端a、b接正弦交流电源， 电压 表V的示数为220 V，负载电 阻R 44 ，电流表A1的示数为0.20 A下列 判断中正确的是( ) A初级线 圈和次级线 圈的匝数比为 21 B初级线 圈和次级线 圈的匝数比为 51 C电流表A2的示数为1.0 A D电流表A2的示数为0.4 A【答案】 BC12如下图，一理想变压 器原线圈接 入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、 R3、和R4均为固定电阻，开关S是闭合的 和 为理想电压 表，读数分别为 U1 和U2； 、 和 为理想电流表，读 数分别为 I1、I2和I3.现断开S，U1数值不 变，下列推断中正确的是() AU2变小、I3变小 BU2 不变、I3变大 CI1变小、I2变小 DI1变大、 I2变大【解析】 断开S，负载减少，副线 圈输出电流减少，电流表 读数I2减小， 电阻R1两端电压减小，R2、R3并联部分 电压增大，R3中电流增大，电流表 读数 I3增大由变压器输入电压决定输出电压 可知U1数值不变，输出电压U2不变；由输 出功率决定输入功率可知，断开S，负载 减少，输出功率减小，输入功率也减小， 而U1数值不变，则原线圈中电流减小即电 流表 读数I1减小，所以选项B、C正确 【答案】 BC21如下图所示，2008年1月10日开 始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严 重灾害，其中高压输电线 因结冰而损毁 严重此次灾害牵动亿 万人的心为消 除高压输电线 上的凌冰，有人设计 了这 样的融冰思路：利用电流的热效应除冰 若在正常供电时 ，高压线 上送电电压 为U，电流为I，热耗功率为P；除冰时 ，输电线 上的热耗功率需变为 9P，则 除冰时(认为输电 功率和输电线电 阻不 变)( ) A输电电 流为3I B输电电 流为9I C输电电压为 3U D输 电电压为 U【解析】 高压线上的热耗功率P I2R线 若热耗功率变为9P，则 9PI2R线 由得I3I，A对 又输送功率不变PUIUI 得U U，所以D对【答案】 AD一、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 (2)没有磁通量损失 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 P入P出 电压 关 系原、副线圈的电压 比等于匝数比公式： U1/U2n1/n2，与负载 、线圈的多少无 关 电流关 系(1)只有一个副线圈时：I1/I2n2/n1 (2)有多个副线圈时：由PP出得I1U1 I2U2I3U3InUn或I1n1I2n2I3n3 Innn 频率关 系f1f2(变压 器不改变交流电的频率)制 约 关 系电压副线圈电压 U2由原线圈电压 U1和匝数比 决定 功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率 P2决定 电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决 定 1.(2009年江苏卷)如下图所示 ，理想变压 器的原、副线圈匝数比为15 ，原线圈两端的交变电压为 u20 sin 100 t V氖泡在两端电压 达到100 V时 开始发光，下列说法中正确的有 ( ) A开关接通后，氖泡的发光频率为 100 Hz B开关接通后， 电压 表的示数为 100 V C开关断开后，电压 表的示数变大 D开关断开后，变压 器的输出功率 不变【解析】 副线圈电压由原线圈决定 ，则不论负载如何变化，电压表的读数不 变，始终为有效值100 V，B正确每个 交流电周期内氖管发光两次，每秒发光 100次，则氖管发光频率为100 Hz，开关 断开后，负载电阻增大，电流减小，则变 压器的输出功率减小 【答案】 AB二、关于高压输电问题 的分析 1对高压输电问题 ，应按“发电 机 升压变压 器远距离输电线 降压变 压器用电器”这样 的顺序，或从“用电 器”倒推到“发电 机”一步一步进行分析 2远距离高压输电 的几个基本关系( 以下图为 例)：(4)输电线 上损耗的功率 2如下图所示，某学校有一 台应急备用发电 机，内阻为r1 ，升 压变压 器匝数比为14，降压变压 器的 匝数比为41，输电线 的总电 阻为R4 ，全校22个校室，每个教室用“220 V， 40 W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光 ，则：(1)发电 机的输出功率多大？ (2)发电 机的电动势 多大？ (3)输电线 上损耗的电功率多大？【答案】 (1)5 424 W (2)250 V (3)144 W 如右图所示，一理想变压 器的原线 圈匝数n11 000匝，副线圈匝数n2200 匝，交流电源的电动势 e220 sin 100t V，交流电压 表的内阻对电 路的影响可忽略不计则 ( )A当原线圈电流为零的瞬间， 表的示数为44 VB当原线圈电流为零的瞬间， 表的示数为0C 表的示数为220 V， 表的示数为44 VD通过电阻R上交流电的频率为10 Hz 11：(2009年四川卷)如图 甲所示，理想变压 器原、副线圈的匝数比 为101，R120 ，R230 ，C为电 容 器已知通过R1的正弦交流电如图乙所示 ，则 ()A交流电的频率为0.02 Hz B原线圈输入电压 的最大值为 200 V C电阻R2的电功率约为 6.67 W D通过R3的电流始终为 零【答案】 C 如图所示，一理想变压 器原线圈 接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2 为定值电 阻，滑动触头P可在R上滑动 V1、V2为理想电压 表，读数分别为 U1、 U2；A1、A2两理想电流表的读数分别为 I1、I2.当滑动触头P向下滑动且U1示数一 直不变时 ，则下列推断中正确的是 ( )AU2变大、I2变大 BU2变小、I2变小 CI1变小，R1两端电压变 小 DI1变大、R1两端电压变 小【解析】 对于理想变压器在输入电 压一定的条件下，输出电压也是一定的， 即U2不变，A、B错误；当P向下滑动时， 滑动变阻器接入电路中的电阻增大，负载 电阻增大，故I2减小，所以R1两端电压减 小，又因为理想变压器的输入功率随输出 功率的变化而变化，故I1减小，C正确，D 错误 【答案】 C 解决此类问题需注意 以下两点： (1)抓住变量与不变量 原线圈的端电压U1是不变的，其值由 电源决定，与n1、n2无关当滑片静止不 动时，负载电阻不变 (2)搞清各物理量之间的相互制约关系 U2由U1和匝数比决定；I1由I2和匝数比 决定；P1由P2决定 21：如右图所示，一理想 自耦变压 器线圈AB绕在一个圆环 形的闭 合铁芯上，输入端AB间加一正弦式交流 电压 ，在输出端BP间连 接了理想交流电 流表、灯泡和滑动变 阻器，移动滑动触 头P的位置，可改变副线圈的匝数，变阻 器的滑动触头标记为 Q，则( )A只将Q向下移动时 ，灯泡的亮度变大B只将Q向下移动时 ，电流表的读数变大C只将P沿顺时针 方向移动时 ，电流表的读数变大D只提高输入端的电压 U时，电流表的读数变大【解析】 将Q向下移动时，R阻值增大电路中电阻增大，电流减小，故B项错由于副线圈上电压不变，电灯两端的电压不变，功率不变，亮度不变，故A项错将P沿顺时针方向移动时副线圈匝数减少，电压减小，电流减小，故C项错提高输入端的电压时，副线圈上电压增大，电流增大，故D项正确【答案】 D 发电 站通过升压变压 器、输电导线 和降压变压 器把电能输送到用户，如果升压变压 器和降压变压 器都可视为理想变压 器发电 机的输出功率是100 kW，输出电压 是250 V，升压变压 器的原、副线圈的匝数比为125，输电导线中的电功率损失为输 入功率的4%.(1)画出上述输电 全过程的线路图；(2)求升压变压 器的输出电压 和输电导线 中的电流；(3)求输电导线 的总电 阻和降压变压器原线圈两端的电压 ；(4)计算降压变压 器的输出功率 (1)解决有关远距离输电问 题，先画出远距离输电 的示意图 (2)以变压 器为界将整个输电电 路划 分为几个独立回路，各回路分别用欧姆 定律，串、并联的特点及电功、电功率 等公式进行计算、联系各回路的是原、 副线圈电压 、电流与匝数的关系及输入 功率等于输出功率的关系31：某小型实验 水电站输出功率是 20 kW，输电线 路总电 阻是6 . (1)若采用380 V输电 ，求输电线 路损 耗的功率； (2)若改用5 000 V高压输电 ，用户端 利用n1n2221的变压 器降压，求用户 得到的电压 【答案】 (1)16.62 kW (2)226.18 V1如下图为远 距离高压输电 的示意 图关于远距离输电 ，下列表述正确的 是( )A增加输电导线 的横截面积有利于 减少输电过 程中的电能损失 B高压输电 是通过减小输电电 流来 减少电路的发热损 耗的 C在输送电压 一定时，输送的电功 率越大，输电过 程中的电能损失越小 D高压输电 必须综 合考虑各种因素 ，不一定是电压 越高越好【答案】 ABD2如下图所示，理想变压 器的副线 圈上通过输电线 接有两个相同的灯泡L1 和L2，输电线 的等效电阻为R.开始时， 开关S断开，当S接通时，以下说法中正 确的是( ) A副线圈两端M、N输出电压 减小 B副线圈输电线 等效电阻R上的电 压增大 C通过灯泡L1的电流减小 D原线圈中的电流增大【解析】 当开关S闭合后，L2与L1相 并联，使副线圈的负载电阻的阻值变小， 此时M、N间的输