福建省2013届新课标高考物理一轮总复习课件：第11章第2课时变压器　电能的输送课件.pptVIP

一、理想变压器 1.理想变压器的构造、作用、原理及特征 构造：两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器. 作用：在输送电能的过程中改变电压. 原理：其工作原理是利用了　　　　现象. 特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的过程中改变交变电压. 2.理想变压器的理想化条件及其规律 如图11-2-1所示，在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：E1=n1 　　,E2=n2 忽略原、副线圈内阻，有U1＝E1，U2＝E2 另外，考虑到铁芯的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有ΔΦ1=ΔΦ2 由此便可得理想变压器的电压变化规律为 . 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”)，于是有P1=P2 而P1=I1U1　　　　P2=I2U2 由此可见： (1)电压跟匝数的关系： (2)功率关系：P输入=P输出 (3)电流关系： 　　　 .　 需要特别引起注意的是： (1)只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：U1I1=U2I2， 　　(2)变压器的输入功率由输出功率决 定，往往用到：P1=U1I1　　　　　　　　　　， 即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比.式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”.“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率.实际上，负载越小，R越大；负载越大，R越小.这一点在审题时要特别注意. 二、远距离高压输电中的功率、电压和电流关系 在电能远距离传输中，为了减小输电过程中的能量损失，通常采用高压输电，将电源电压用升压变压器提高，到了用户又要用降压变压器降压，输电电路如图11-2-2所示. 分析此类问题的过程中，先必须明确三个回路： (1)电源回路(升压变压器原线圈电压U1，升压变压器原线圈电流I1，升压变压器原线圈功率P1) (2)输送回路(升压变压器副线圈电压U2,降压变压器原线圈电压U3,输电线损失电压ΔU,升压变压器副线圈电流I2,降压变压器原线圈电流I3,升压变压器副线圈功率P2,降压变压器原线圈功率P3,输电线损失功率ΔP) (3)用户回路(降压变压器副线圈电压U4,降压变压器副线圈电流I4,降压变压器副线圈功率P4) 其次要掌握以下几个关系： (1)功率关系(为了研究的方便，我们常把变压器视为理想变压器处理) P1=P2,P2=P3+ΔP , P3=P4 (2)电压关系 　　,U2=U3+ΔU,　 　　(3)电流关系 　　　　　　,I2=I3,　 　　(4)输电导线电压损失ΔU= . 　　= . 　　(5)输电导线上损耗的电功率 　　ΔP=　　 =　　　　 =　　　 . = 　　　　 = 　　　　　. 　　　　　　变压器基本原理 一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图11-2-3所示.副线圈仅接入一个10Ω的电阻. 则( ) A.流过电阻的电流是20A B.与电阻并联的电压表的示数是100 V C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D.变压器的输入功率是1×103W 　　原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为100V，流过电阻的电流是10A；与电阻并联的电压表的示数是100V；经过1分钟电阻发出的热量是6×104J.故选D. 变式训练1：如图11-2-4，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u=U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R=27.5Ω的负载电阻.若U0=220 　V，ω=100πrad/s， 则下述结论正确的是( ) A.副线圈中电压表的读数为55 V B.副线圈中输出交流电的周期为 s C.原线圈中电流表的读数为0.5A D.原线圈中的输入功率为110 W 答案：C 　　　　　变压器的负载变化引起其他物理量的变化 用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题.如图11-2-5所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S闭合时， 以下说法正确的是( ) A.原线圈中电流减小 B.R两端的电压增大 C.副线圈输出电压减小 D.原线圈输入功率减小 　　因输出电压与负载无关，由原副线圈的匝数比和原