第2单元 变压器电能的传输 必备知识要打牢 抓双基 固本源 F握程度 IBEL ZHISHI YAO DALAO 加如说点 理想变压器 相一相 台理想变压器,其原线圈2200匝,副线圈440匝,并接一个1009的负载电阻,如 图10-2-1所示。 图10-2 (1)当原线圈接在44V直流电源上时,电压表、电流表的示数分别为多少? (2)当原线圈接在20V交流电源上时,电压表、电流表的示数分别为多少? 「提示](1)原线圈接在直流电源上时,由于原线圈中的电流恒定,所以穿过原、副线圈 的磁通量不发生变化,副线圈两端不产生感应电动势,故电压表示数为零,电流表示数也为 零。 (2)由乙=n得 h=(m1=220×20V=41电压表示数 h2=R=1004=044A电流表示数 [记一记] 1.构造:如图10-2-2所示。 原线圈 图10-2-2 理想变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成
1 第 2 单元 变压器__电能的传输 理想变压器 [想一想] 一台理想变压器，其原线圈 2 200 匝，副线圈 440 匝，并接一个 100 Ω 的负载电阻，如 图 10－2－1 所示。 图 10－2－1 (1)当原线圈接在 44 V 直流电源上时，电压表、电流表的示数分别为多少？ (2)当原线圈接在 220 V 交流电源上时，电压表、电流表的示数分别为多少？ [提示] (1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈 的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为 零。 (2)由 U2 U1 ＝ n2 n1 得 U2＝U1 n2 n1 ＝220× 440 2 200 V＝44 V(电压表示数) I2＝ U2 R ＝ 44 100 A＝0.44 A(电流表示数) [记一记] 1．构造：如图 10－2－2 所示。 图 10－2－2 理想变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成
2.原理 线圈的互感现象 3.基本关系 (1)电压关系:= (2)功率关系:PA=P出 (3)电流关系:①只有一个副线圈时:=些 2n1 ②有多个副线圈时:Uhl1=l2+U3+…+UnL 4.几种常用的变压器 (1)自耦变压器——也叫调压变压器 (2)互感器: ①电压互感器,用来把高电压变成低申压 ②电流互感器,用来把大电流变成小电流。 1.(201新课标全国卷)如图10-2-3,一理想变压器原、副线圈的匝数比为1:2:副 线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W:原线圈电路中接有电 压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的 读数,则() 图10-2-3 A.U=110V,I=0.2A B.U=110V,I=0.05A C.U=110√2V,=0.2A D.U=110V,/=0.2V2 解析:选A直接求出副线圈中的电压、电流分别为:220V、0.1A。故原线圈中的电 压、电流分别为110V、0.2A 电能的输送 想一想] 照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的。可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时 开灯,电灯比深夜时要显得暗些。这是什么原因呢?
2 2．原理 线圈的互感现象。 3．基本关系 (1)电压关系： U1 U2 ＝ n1 n2 (2)功率关系：P 入＝P 出 (3)电流关系：①只有一个副线圈时： I1 I2 ＝ n2 n1 ②有多个副线圈时：U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn 4．几种常用的变压器 (1)自耦变压器——也叫调压变压器。 (2)互感器： ①电压互感器，用来把高电压变成低电压。 ②电流互感器，用来把大电流变成小电流。 [试一试] 1. (2011·新课标全国卷)如图 10－2－3，一理想变压器原、副线圈的匝数比为 1∶2；副 线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为 220 V，额定功率为 22 W；原线圈电路中接有电 压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用 U 和 I 分别表示此时电压表和电流表的 读数，则( ) 图 10－2－3 A．U＝110 V，I＝0.2 A B．U＝110 V，I＝0.05 A C．U＝110 2 V，I＝0.2 A D．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A 解析：选 A 直接求出副线圈中的电压、电流分别为：220 V、0.1 A。故原线圈中的电 压、电流分别为 110 V、0.2 A。 电能的输送 [想一想] 照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的。可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时 开灯，电灯比深夜时要显得暗些。这是什么原因呢？
[提示]在用电高峰时,总电阻比深夜时小,供电线路上的电流大,输电线上损失的电 压较大,因而每盏灯两端的电压较低。 [记一记] 1.输电过程(如图10-2-4所示) U 图10-2-4 2.电压损失 (1)△U=U-U (2)△U=R 3.功率损失 (1)△P=P-P (2)△P=PR R 4.输送电流 U-U 试一试 2.在如图10-2-5所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变 压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着用户用电量的增加,发电厂输出功率 的增大,下列说法中正确的有() 发 厂 升压变压器降压变压器 图10-2-5 A.升压变压器的输出电压增大 B.降压变压器的输出电压增大 输电线上损耗的功率增大 D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 解析:选CD由题意可知升压变压器的输入电压不变,则输出电压不变,A错误;在 电能输出过程中有:h2=D,Un=1Rm,U3=2-Us,因P变大,h变大,所以U变大
3 [提示] 在用电高峰时，总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电 压较大，因而每盏灯两端的电压较低。 [记一记] 1．输电过程(如图 10－2－4 所示) 图 10－2－4 2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′ (2)ΔU＝IR 3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′ (2)ΔP＝I 2R＝( P U ) 2R 4．输送电流 (1)I＝ P U (2)I＝ U－U′ R [试一试] 2．在如图 10－2－5 所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变 压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着用户用电量的增加，发电厂输出功率 的增大，下列说法中正确的有( ) 图 10－2－5 A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 解析：选 CD 由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A 错误；在 电能输出过程中有：I2＝ P U2 ，U 线＝I2R 线，U3＝U2－U 线，因 P 变大，I2 变大，所以 U 线变大
所以降压变压器初级线圈上电压U变小,则降压变压器的输出电压变小,B错误:根据P 2)2R线 2PRa,因P变大,所以P变大,C正确:根据p=p=U,因P变大,所以 比值变大,D正确 高频考点要通关 抓考点 攻重点 得拔高分 掌握程度 AOPIN KAODIAN YAO TONGGUAN 变压器的工作原理及基本关系 1基本关系 △ (1)无漏磁,故原、副线圈中的φ、相同 (2)线圈无电阻,因此无电压降,U=E=△中 (3根据=△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 n1 /2 /3 (4)无电能损失,因此P入=P出,无论副线圈一个还是多个,总有U11=U2+U3+ 将电压关系代入可得m1l1=m2l2+nl3+ 2.基本关系式中物理量之间的决定关系 (1)电压决定关系:输入电压U1决定输出电压U,这是因为输出电压U=U,当U 不变时,不论负载电阻R变化与否,U2不会改变。 (2)电流决定关系:输出电流h2决定输入电流h (3)功率决定关系:输出功率P2决定输入功率P,也可简记为“用决定供”。 [例1](2012山东高考图10-2-6甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电 压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的 匝数分别为n1、m2,OV为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就 会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是( 甲金属板 图10-2-6 A.电压表的示数等于5V
4 所以降压变压器初级线圈上电压 U3 变小，则降压变压器的输出电压变小，B 错误；根据 P 线＝( P U2 ) 2R 线，因 P 变大，所以 P 线变大，C 正确；根据P线 P ＝ ( P U 2) 2R线 P ＝ PR线 U2 2 ，因 P 变大，所以 比值变大，D 正确。 变压器的工作原理及基本关系 1.基本关系 (1)无漏磁，故原、副线圈中的 Φ、 ΔΦ Δt 相同。 (2)线圈无电阻，因此无电压降，U＝E＝n ΔΦ Δt 。 (3)根据U n ＝ 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U1 n1 ＝ U2 n2 ＝ U3 n3 ＝… (4)无电能损失，因此 P 入＝P 出，无论副线圈一个还是多个，总有 U1I1＝U2I2＋U3I3＋… 将电压关系代入可得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋… 2．基本关系式中物理量之间的决定关系 (1)电压决定关系：输入电压 U1 决定输出电压 U2，这是因为输出电压 U2＝ n2 n1 U1，当 U1 不变时，不论负载电阻 R 变化与否，U2 不会改变。 (2)电流决定关系：输出电流 I2 决定输入电流 I1。 (3)功率决定关系：输出功率 P2 决定输入功率 P1，也可简记为“用决定供”。 [例 1] (2012·山东高考)图 10－2－6 甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电 压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的 匝数分别为 n1、n2，○V 为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5 000 V 时，就 会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是( ) 图 10－2－6 A．电压表的示数等于 5 V
B.电压表的示数等于V C.实现点火的条件是">1000 D.实现点火的条件是<1000 [尝试解题 电压表示数为电压有效值,由题图乙可得U=m=5V,选项A错误,B正确;副 线圈电压峰值为5000时,_山≠100,由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大 于5000V,故”>1000,选项C正确,D错误 答案]BC 变压器的动态分析 1匝数比不变的情况(如图10-2-7所示) n不变负载R变化 图10-2-7 (1不变,根据=,输入电压O决定输出电压C,不论负载电阻R如何变化 U2也不变。 (2)当负载电阻发生变化时,2变化,输出电流l2决定输入电流1,故发生变化。 (3)2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化。 2.负载电阻不变的情况(如图10-2-8所示) 改变,负载R不变 图10-2-8 (1)U1不变,发生变化,故U2变化 (2)R不变,U改变,故h2发生变化。 (3)根据P2R’P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化,P1=U1,U不变,故
5 B．电压表的示数等于 5 2 V C．实现点火的条件是n2 n1 >1 000 D．实现点火的条件是n2 n1 <1 000 [尝试解题] 电压表示数为电压有效值，由题图乙可得 U＝ Um 2 ＝ 5 2 V，，选项 A 错误，B 正确；副 线圈电压峰值为 5 000 V 时，n2 n1 ＝ Um2 Um1 ＝1 000，由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大 于 5 000 V，故n2 n1 >1 000，选项 C 正确，D 错误。 [答案] BC 变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图 10－2－7 所示) 图 10－2－7 (1)U1 不变，根据U1 U2 ＝ n1 n2 ，输入电压 U1 决定输出电压 U2，不论负载电阻 R 如何变化， U2 也不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I2 变化，输出电流 I2 决定输入电流 I1，故 I1 发生变化。 (3)I2 变化引起 P2 变化，P1＝P2，故 P1 发生变化。 2．负载电阻不变的情况(如图 10－2－8 所示) 图 10－2－8 (1)U1 不变， n1 n2 发生变化，故 U2 变化。 (2)R 不变，U2 改变，故 I2 发生变化。 (3)根据 P2＝ U2 2 R ，P2 发生变化，再根据 P1＝P2，故 P1 变化，P1＝U1I1，U1 不变，故 I1