2025高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第32讲理想变压器电能的输送课件

这是一份2025高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第32讲理想变压器电能的输送课件，共52页。PPT课件主要包含了知识梳理·易错辨析，闭合铁芯，两个线圈，P入＝P出，UnIn，低电压，小电流，I2R，横截面积，电阻率小等内容，欢迎下载使用。

一、理想变压器1．构造和原理(1)构造：如图所示，变压器是由____________和绕在铁芯上的____________组成的。(2)原理：电磁感应的互感现象。
2．基本关系式(1)功率关系：_____________。(2)电压关系：__________。
U2I2＋U3I3＋…＋
3．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B所示。
二、电能的输送如图所示，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。
2．电压损失(1)ΔU＝U－U′；(2)ΔU＝________。3．功率损失(1)ΔP＝P－P′；
1.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。( )2．理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率。( )3．变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大。( )4．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。( )
理想变压器基本关系的应用
(基础考点·自主探究)1．理想变压器的基本特点
2．关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变直流电压。(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。(3)理想变压器本身不消耗能量。(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。
3．分析变压器电路的两个难点(1)分析原线圈有串联负载的变压器电路问题时要注意：变压器的输入电压不等于电源的电压，而是等于电源电压减去串联负载的电压，即U1＝U源－U串。(2)分析含有二极管的变压器电路问题时要注意：理想二极管具有单向导电性，正弦式交变电流通过二极管后会变成半波直流电流，对应的有效值会发生变化。
【跟踪训练】 (变压器的原理)(多选)(2022·湖北卷)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是( )
A．接收线圈的输出电压约为8 VB．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
(理想变压器原线圈接电阻问题分析)手机无线充电技术越来越普及，如图甲所示是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比n1∶n2＝5∶1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220 V的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为5 V，充电电流为2 A。
若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是( )A．快速充电时，送电线圈的输入电压U1＝212.5 VB．快速充电时，cd间电压U2＝44 VC．快速充电时，送电线圈的输入功率为10 WD．R的值为187.5 Ω
(理想变压器副线圈接二极管问题分析)如图甲所示的充电器正在给手机充电。乙图是简化原理图，理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶2，原线圈接220 V交变电流，副线圈通过理想二极管连接手机。下列说法正确的是( )A．副线圈的电流为8 AB．手机两端的电压为8 VC．通过手机的电流为直流电D．拔掉手机，充电线两端电压为零
(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝Umcs(100πt)V。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是( )A．n1为1 100匝，Um为220 VB．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 AC．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 HzD．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s
(能力考点·深度研析)理想变压器的制约关系1．电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定。2．功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定。3．电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。
(2023·辽宁模拟预测)一含有理想变压器的电路如图所示，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，A为理想交流电流表。U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。下列说法正确的是( )A．Q不动，P向上滑动，电流表示数变大B．Q不动，P向下滑动，变压器输出功率变大C．P不动，Q向上滑动，电流表示数变小D．P不动，Q向下滑动，变压器输出功率变大
解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法(1)分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路的欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
【跟踪训练】 (多选)(2022·天津卷)如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后( )A．R的发热功率不变B．电压表的示数不变C．电流表A1的示数变大D．电流表A2的示数变小
(基础考点·自主探究)1．自耦变压器自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图所示。
【跟踪训练】 (自耦变压器)图示为一自耦变压器，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其作为原线圈，其两端a、b间输入电压为U1的交变电流。现通过滑动触头取该线圈c、d间部分作为副线圈，c、d间的输出电压为U2。则在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )A．U2U1，U2降低 D．U2>U1，U2升高
(互感器)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个用来测高压电压，T2接在两根输电线的正中间，T1接在其中一根输电线上。输电线电阻不可忽略，若输电线电阻率相同，发电站端的理想升压变压器副线圈输出电压为U1，输出功率为22 800 kW，用户端理想降压变压器原线圈两端电压为U2＝220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，T2的原、副线圈匝数比为10 000 ∶ 1，a的示数为1 A，则下列说法正确的是( )A．U1＝248 kVB．b的示数为22.8 VC．输电线总电阻为40 ΩD．输电效率约为96%
(1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1。(2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝IR线。(3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户。
(能力考点·深度研析)1．理清输电电路图的三个回路(如图)
2．升压变压器和降压变压器的基本关系(1)升压变压器基本关系
处理远距离输电问题的一般思维步骤(1)画出远距离输电的示意图，并在图上标出相应物理量。(2)以变压器铁芯为界线区分各个回路。各回路独立，运用串联电路的特点和性质，分析回路中的电压、电流和功率等问题。(3)各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率与输出功率相同的关系相联系。
【跟踪训练】 (高压输电电压损失、功率损失的计算)(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则( )
(远距离输电电路的动态分析问题)(多选)如图所示对某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率P0＝20 kW。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻r＝10 Ω。下列说法正确的是( )A．采用高压输电可以增大输电线路中的电流B．升压变压器的输出电压U2＝2 000 VC．用户获得的功率为19 kWD．将P下移，用户获得的电压将增大
[解析]　采用高压输电可以减小输电线路中的电流，从而减小输电损耗，选项A错误；电流表的示数为1 A，电流互感器原、副线圈匝数比为1∶10，故输电线路中电流的大小I2＝10 A，根据P0＝U2I2可得升压变压器的输出电压U2＝2 000 V，选项B正确；线路损耗的功率Pr＝Ir＝1 kW，故用户获得的功率为19 kW，选项C正确；将P下移，降压变压器原线圈匝数增大，用户获得的电压将减小，选项D错误。
等效电阻法分析变压器问题在如图甲所示的理想变压器中虚线框内部分电路可以等效为图乙中的R′。
(多选)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联，如图所示。心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2。在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，将可变电阻R的阻值调小的过程中( )A．原线圈两端的电压不变，副线圈两端的电压不变B．通过原线圈的电流变大，通过副线圈的电流变大C．当R＝R0时，R获得的功率最大