一輪復(fù)習(xí)學(xué)案變壓器

1、高三一輪物理教學(xué)案（NO.63）變壓器、電能的輸送變壓器、電能的輸送【知識(shí)梳理知識(shí)梳理】一、變壓器一、變壓器1構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈(2)副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級(jí)線圈2原理：電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)3、特征：正因?yàn)槭抢秒姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象來(lái)工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過(guò)程中改變交流電壓。4、理想變壓器的理想化條件①理想變壓器的理想化條件

2、一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗（實(shí)際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因素的差別）。②理想變壓器的規(guī)律實(shí)質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在上述理想化條件下的新的表現(xiàn)形式。5、理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入P出(2)電壓關(guān)系：＝；有多個(gè)副線圈時(shí)，＝＝＝….U1n1U2n2U1n1如果原線圈的匝數(shù)大于副線圈的匝數(shù)，則副線圈得到的電壓比原線圈低，這種變壓

3、器稱為____________；如果原線圈的匝數(shù)小于副線圈的匝數(shù)，則副線圈得到的電壓比原線圈高，這種變壓器稱為__________(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)，＝.I1I2n2n1由P入＝P出及P＝UI推出有多個(gè)副線圈時(shí)，有：U1I1＝；。?11nI二、電能的輸送二、電能的輸送下圖為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，輸電過(guò)程包括哪幾個(gè)部分？完成各物理量之間關(guān)系的填空。1、根據(jù)P損=，降低輸電損耗有兩種方法：（1）減小輸電線的電阻；（2）減小輸電導(dǎo)

4、線中的電流：在輸送功率一定的情況下，根據(jù)P=UI，要減小電流，必須提高。2、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中各量的關(guān)系式：（1）對(duì)于理想變壓器，12UU?34UU?12II?34II?（2）對(duì)于理想變壓器1P?2P?3P?4P?；12PP??????34PP??????（3）輸電線上損失的電壓U線=；輸電線上損失的功率P線=【疑難解析疑難解析】理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析：理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析：各物理量的決定關(guān)系1、原線圈電壓U1由提供原線圈電壓的電源決定，2

5、、輸入電壓決定輸出電壓，即隨著的變化而變化，因?yàn)?，所以只?U2U2U1U1122UnnU?不變化，不論負(fù)載如何變化，不變。1U2U3、輸出電流決定輸入電流。2I1I在輸入電壓不變的情況下，不變。若負(fù)載電阻R增大，則由公式得：輸出電流減1U2URUI?2I小，由=知輸入電流亦隨著減??；反之，若負(fù)載電阻R減小，則輸出電流增大，輸入電流2P1P1I2I亦隨著增大。1I4、輸出功率決定輸入功率，2P1P理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等，即=

6、。在輸入電壓不變的情況下，不變。當(dāng)1P2P1U2U用電負(fù)荷增加，輸出功率增大，輸入功率也隨著增大；反之，當(dāng)用電負(fù)荷減小，則輸出功率2P1P減小，輸入功率也隨著減小。2P1P2P①變壓器空載時(shí)，無(wú)電流、無(wú)功率輸出，所以輸入功率也為零；②當(dāng)副線圈短路時(shí)，I2無(wú)限大，I1也無(wú)限大將燒壞變壓器?！镜湫屠}典型例題】知識(shí)點(diǎn)一變壓器的基本規(guī)律【例1】如圖2所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220V60W

7、”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，則()A電流表的示數(shù)為AB電源輸出功率為1200W32220C電流表的示數(shù)為AD原線圈端電壓為11V3220【例2】在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在如圖所示變壓器鐵心的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂，已知線圈1、2的匝數(shù)之比N1：N2=2：1，在不接負(fù)載的情況下（）A、當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出電壓為110VB、當(dāng)線圈1輸入電壓

8、220V時(shí)，線圈2輸出電壓為55VC、當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為220VD、當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為110V二、有多個(gè)副線圈的理想變壓器問(wèn)題的分析方法【例3】如圖9所示，一臺(tái)有兩個(gè)副線圈的理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝1100匝，接入電壓圖218變壓器、電能的輸送變壓器、電能的輸送【參考答案】【例1】C[因?yàn)闊襞菡０l(fā)光所以副線圈中的電流I2＝＝A＝AP出U260220311根據(jù)公式＝得I1＝I2＝A

9、＝A，即電流表的示數(shù)應(yīng)為A，故A錯(cuò)，C對(duì)；I1I2n2n1n2n112031132203220電源的輸出功率等于變壓器的輸入功率，由P入＝P出可得電源的輸出功率為60W，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)公式＝，得U1＝U2＝220V＝4400V，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤]U1U2n1n2n1n2201【例2】分析：分析：該題考查的是變壓器的原理，若不去深入研究變壓器的變壓原理，只死記公式，很容易錯(cuò)選。解答：該題給出的變壓器的鐵心為日字形，與考生熟知的口字形變壓器

10、不同，且通過(guò)交變電流時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過(guò)另一線圈，故電壓比不再成立。所以只能利用電磁感應(yīng)定2121nnUU?律，從變壓器的原理入手，才能解出該題。當(dāng)線圈1作為輸入端時(shí)，。1412122211221121???????????????nntntnUU因?yàn)閁1=220V，所以U2=55V，所以選項(xiàng)B對(duì)。當(dāng)線圈2作為輸入端時(shí)，。11221122121????????nnUU因?yàn)閁2’=110V，所以U1’=110V，所以選項(xiàng)D

11、對(duì)?！纠?】(1)30匝550匝(2)0.36A解析(1)根據(jù)原、副線圈間電壓與匝數(shù)的關(guān)系，由＝，＝U1U2n1n2U1U3n1n3得n2＝n1＝1100匝＝30匝U2U16220n3＝n1＝1100匝＝550匝U3U1110220(2)設(shè)原線圈輸入電流為I1，P入＝P出，即I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＝P2＋P3，所以I1＝＝A＝0.36AP2＋P3U120＋60220方法總結(jié)第(1)問(wèn)中，也可根據(jù)原、副線圈每伏電壓分配到的匝數(shù)相等進(jìn)

12、行計(jì)算即由＝＝5匝V，得匝數(shù)n2＝56匝＝30匝，n3＝5110匝＝550匝n1U11100匝220V【例4】2005解析由理想變壓器公式＝得U1U2n1n2UCD＝UAB＝2100V＝200V，又由I2＝＝A＝5A.n2n1UCDR020040點(diǎn)評(píng)自耦變壓器鐵芯上只繞一個(gè)線圈，原、副線圈共用一個(gè)繞組，最大優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓，缺點(diǎn)是低壓端和高壓端直接有電的聯(lián)系，使用不夠安全變壓器的規(guī)律都適用于自耦變壓器【例5】ABD[K由a合到

13、b時(shí)，n1減小而U1不變，由＝可知副線圈上電壓增大，負(fù)載R的U1U2n1n2電流I2增大，P2增大；又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，A項(xiàng)正確同理K由b合到a時(shí)，P2減小，B項(xiàng)正確P上滑時(shí)，負(fù)載電阻R增大，而U1、U2均不變，由I2＝可知I2減小，又由于n1、n2均不變，由＝U2RI1I2可知I1將減小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤n2n1當(dāng)U1增大時(shí)，由＝可知U2也增大，I2＝增大，再由＝可知I1增大，故D項(xiàng)正確]U1U2n1n2U2RI1I2n

14、2n1方法總結(jié)此類問(wèn)題大致有兩種情況：一是負(fù)載電阻不變，原、副線圈的電壓(U1、U2)、電流(I1、I2)，輸入功率、輸出功率隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，如選項(xiàng)A、B；另一類是原、副線圈的匝數(shù)比不變，上述各物理量隨負(fù)載電阻的變化而變化的情況，如選項(xiàng)C.處理此類問(wèn)題時(shí)，要根據(jù)題意分清變量與不變量，要明確變量之間的相互制約關(guān)系由于對(duì)變壓器工作原理理解不深刻辨不清原副線圈中的變量與不變量理不明各量間“誰(shuí)制約誰(shuí)”的制約關(guān)系導(dǎo)致錯(cuò)選，【例6】BC

15、D[輸電線的損耗P損＝I2R線＝＝IU線U2線R線其中U線＝U1－U2，故B、C、D正確]點(diǎn)評(píng)計(jì)算功率損失常用公式P損＝IR線和P損＝，特別在利用P損＝時(shí)要注意U線是R線2線U2線R線U2線R線上的電壓【例7】ABD[輸電線上消耗的功率P線＝IR＝400kW，則I2＝＝20A，又P1＝U1I1，則I1＝2P線R＝103A，故A正確；T1的變壓比＝＝，又P＝U1I1＝U2I2，得U2＝2105V，輸電線上損失電壓P1U1U1U2I2I11

16、50U線＝I2R＝2104V，則T2原線圈的輸入電壓U3＝U2－U線＝1.8105V，又燈泡正常發(fā)光，T2的副線圈的電壓為220V，B正確；T2的變壓比＝＝，C錯(cuò)誤；根據(jù)U3I2＝60n，解得U3U41.8105220900011n＝6104，D正確]點(diǎn)評(píng)遠(yuǎn)距離輸電線路圖如下各物理量有下列關(guān)系①電壓關(guān)系：U發(fā)＝U1，＝，U2＝U3＋U損，＝，U4＝U用；U1U2n1n2U3U4n3n4②電流關(guān)系：n1I1＝n2I2，I2＝I線＝I3，n