2024届高考物理一轮复习全书完整Word版第十一章 第2讲

这是一份2024届高考物理一轮复习全书完整Word版第十一章 第2讲，共17页。试卷主要包含了理想变压器，电能的输送等内容，欢迎下载使用。
第2讲　变压器、电能的输送

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：＝，与负载、副线圈的个数无关
电流关系
只有一个副线圈时：＝
频率关系
f 1＝f 2(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
自测　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，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′，输电电流为I，输电线总电阻为R.

图3
1．输电电流
I＝＝＝.
2．电压损失
(1)ΔU＝U－U′
(2)ΔU＝IR
3．功率损失
(1)ΔP＝P－P′
(2)ΔP＝I2R＝()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＝ρ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.


1．实验目的：探究变压器电压与线圈匝数的关系．
2．实验原理：原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压．本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系．
3．实验器材：两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干．
4．实验步骤
(1)按如图4所示连接好电路图，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数．

图4
(2)打开学生电源，读出两个电表电压值，并记录在表格中．
(3)保持匝数不变多次改变输入电压，记录下每次的两个电压值．
(4)保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值．
5．数据记录与处理
次序
n1(匝)
n2(匝)
n1∶n2
U1(V)
U2(V)
U1∶U2
1






2






3






4







6.结论：原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等．
7．误差分析
(1)实际变压器存在各种损耗．
(2)交流电表的读数存在误差．
8．注意事项
(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．
(2)为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱．
(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量．
例1　在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示．
实验序号
原线圈两端的电压U1(V)
副线圈两端的电压U2(V)

1
3.9
8.2
1∶2.1
2
5.9
11.8
1∶2.0
3
7.8
15.2


(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中．
(2)本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数关系为______________(用题目中给出的字母表示)．
(3)该变压器是______________变压器(选填“升压”或“降压”)．
答案　(1)1∶1.9　(2)＝　(3)升压
解析　(1)第三组数据为：＝＝
(2)线圈匝数之比＝＝，结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系是＝.
(3)从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器．
变式1　在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材：
A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B．条形磁铁
C．直流电源
D．多用电表
E．开关、导线若干
上述器材在本实验中不必用到的是________(填器材前的序号)，本实验中还需用到的器材有________．
答案　BC　低压交流电源

例2　(2019·江苏卷·1)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压(　　)
A．降低2 V B．增加2 V
C．降低200 V D．增加200 V
答案　D
解析　假设理想变压器原线圈的输入电压为U1，则由变压器的工作原理可知＝，变压器副线圈的输出电压为U2＝10U1；当输入电压增加20 V时，即输入电压为U1＋20 V，则变压器的输出电压为U2′＝10U1＋10×20 V，则输出电压的变化量为ΔU＝U2′－U2＝10U1＋200 V－10U1＝200 V，即输出电压增加200 V，A、B、C错误，D正确．
变式2　(2016·江苏卷·4)一自耦变压器如图5所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中(　　)

图5
A．U2>U1，U2降低 B．U2>U1，U2升高
C．U2