2017届高考物理考点冲刺复习导学案4.docVIP

第2单元 变压器 电能的输送 一、理想变压器 1、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． 2、作用：在输送电能的过程中改变电压． 3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象．（互感）． 4、理想变压器的理想化条件及其规律． 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：，，忽略原、副线圈内阻，有 U1＝E1 ，U2＝E2，另外，考虑到铁心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 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”），有 ，而 ， 于是又得理想变压器的电流变化规律为，由此可见：理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．） 二、变压器的物理量变化的规律 1、电压规律 理解：（1）U1由电源决定，U2 随U1和n的变化而变化，副线圈相当于一个新电源 （2）U / n 表示单匝线圈的电压。（类比于砌墙） 2、功率规律 理解：（1）理想变压器只传递能量，不消耗能量 （2）p1随p2的变化而变化，但p1不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类比：银行出纳） 3、电流规律 理解： R增大，I2 减小，p2 减小，p1减小，I1 减小 n2增加，U2增加，I2 增加，p2增加，p1增加，I1增加 结论：I1随I2地变化而变化 多组副线圈 （1）无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有 （类比：砌墙） （2） 令 【例1】 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=800 0匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A，求通过n3的负载R的电流I3。 解：由于两个次级线圈都在工作，所以不能用I∝1/n，而应该用P1=P2+P3和U∝n。由U∝n可求得U2=36V，U3=1000V；由U1I1=U2I2+U3I3和I2=1A可得I3=0.03A。 【例2】在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是 A 【例3】如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则（A、B、D） A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大 B.保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小 C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大 D.保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大 【例4】一台理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2=60匝，n3=600匝，若通过两个副线圈中的电流强度分别是I2=1 A，I3=4 A，求原线圈中的电流强度. 根据电功率公式有：I1U1=I2U2+I3U3 ①， 又因为，U2= ② ，U3=U1 ③， 把②③代入①，整理得：I1n1=I2n2+I3n3 所以I1 = A = 2.24 A 三、远距离输电 A、明确物理量 电源的输出电压U，输出功率p 导线上损失电压△U，损失功率△p 用户得到的电压U′，得到的功率p′ B．怎样减少电能损失 减小时间t 减小电阻 减小导线长度L，减小电阻率（铜和铝）增大截面积s 减小电流，提高输出电压，⊿p与输出电压U平方反比 C．其他方面的能量损失—输电线上的电压损失，除与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。 【例5】 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r。⑵若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？ 解；⑴由于输送功率为P=500kW，一昼夜输送电能E=Pt=12000度，终点得到的电能E /=7200度，因此效率η=60%。输电线上的电流可由I=P/U计算，为I=100A，而输电线损耗功率可由Pr=I 2r计算，其中Pr=4800/24=20