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(共66張PPT)
第2講　變壓器、電能的輸送
一、理想變壓器
1.構造：如圖所示，變壓器是由閉合　　　　和
繞在鐵芯上的兩個　　　　組成的.
（1）原線圈：與　　　　　連接的線圈，也叫　　　　線圈.
（2）副線圈：與　　　　連接的線圈，也叫　　　　線圈.
2.原理：電磁感應的　　　　　　.
鐵芯
線圈　
交流電源　
　初級　
　負載　
　次級
　互感現象
P入=P出
IR
I2R
橫截面積
電阻率小
輸電電壓
（1）變壓器對直流電沒有變壓作用.
（2）當副線圈與用電器斷開時，無電流通過副線圈，但副線圈兩端仍存在電壓.
（3）采用增加導線的橫截面積來減少輸電線的電阻方法效果有限，因為加大輸電線的橫截面積會增加材料的使用量，而且輸電線的重力增大給架設線路帶來困難.
1.［變壓器匝數比］理想變壓器原、副線圈匝數比為10∶1，下列說法正確的是 （　　）
A.穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10∶1
B.穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等，但穿過每匝線圈的磁通量并不相等
C.原、副線圈每一匝產生的電動勢瞬時值之比為10∶1
D.正常工作時，原、副線圈的輸入、輸出功率之比為1∶1
D
2.［變壓器原理］如圖所示，P是電壓互感器，Q是電流互感器，如果兩個互感器的變壓比和變流比都是50，電壓表的示數為220 V，電流表的示數為3 A，則輸電線路中的電壓和電流分別是 （　　）
A.11 000 V，150 A B.1 100 V，15 A
C.4.4 V，16.7 A D.4.4 V，0.06 A
3.［遠距離輸電］從發電站輸出的功率為220 kW，輸電線的總電阻為0.05 Ω，用110 V和11 kV兩種電壓輸電.兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為 （　　）
A.100∶1 B.1∶100
C.1∶10 D.10∶1
A
A
4.［變壓器動態變化］如圖所示的電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器.現將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表A1的示數增大了0.2 A，電流表A2的示數增大了0.8 A，則下列說法正確的是 （　　）
A.電壓表V1示數增大
B.電壓表V2、V3示數均增大
C.該變壓器起升壓作用
D.變阻器滑片是沿c→d的方向滑動
D
【解析】電壓表V1的示數和a、b間電壓的有效值相同，滑片滑動時V1示數不變，A錯誤；電壓表V2測量的電壓為副線圈兩端的電壓，原、副線圈匝數不變，輸入電壓不變，故V2示數不變，V3示數為V2示數減去R0兩端電壓，兩線圈中電流增大，易知R0兩端電壓升高，故V3示數減小，B錯誤；理想變壓器滿足U1I1=U2I2，則U1ΔI1=U2ΔI2，因ΔI2>ΔI1，故U22.原、副線圈中物理量之間的決定關系
（1）電壓決定關系：輸入電壓U1決定輸出電壓U2.
（2）電流決定關系：輸出電流I2決定輸入電流I1.
（3）功率決定關系：輸出功率P2決定輸入功率P1.
（4）頻率關系：原、副線圈中電流的頻率相同.
A
BC
B
B
例2　（2024年全國甲卷）（多選）如圖，理想變壓器的副線圈接入電路的匝數可通過滑動觸頭T調節，副線圈回路接有滑動變阻器R、定值電阻R0和R1、開關S.S處于閉合狀態，在原線圈電壓U0不變的情況下，為提高R1的熱功率，可以 （　　）
A.保持T不動，滑動變阻器R的滑片向f端滑動
B.將T向b端移動，滑動變阻器R的滑片位置不變
C.將T向a端移動，滑動變阻器R的滑片向f端滑動
D.將T向b端移動，滑動變阻器R的滑片向e端滑動
AC　
【解析】保持T不動，根據理想變壓器的性質可知副線圈中電壓不變，當滑動變阻器R的滑片向f端滑動時，R與R1串聯后的總電阻減小，電流增大，根據P=I2R1可知此時熱功率增大，A正確；將T向b端移動，副線圈匝數變小，故副線圈兩端電壓變小，滑動變阻器R的滑片位置不變時，通過R1的電流減小，故熱功率減小，B錯誤；將T向a端移動，副線圈匝數增加，故副線圈兩端電壓變大，滑動變阻器R的滑片向f端滑動，R與R1串聯后的總電阻減小，電流增大，此時熱功率增大，C正確；將T向b端移動，副線圈匝數減少，故副線圈兩端電壓變小，滑動變阻器R的滑片向e端滑動，R與R1串聯后的總電阻增大，電流減小，此時熱功率減小，D錯誤.
A
2.（2024年廣東四校聯考）某實驗室進行交變電流實驗，交流發電機輸出的交變電壓如圖甲所示，將其接在如圖乙所示電路的a、b端，滑動變阻器總電阻為2R，三只相同燈泡的電阻為R且電阻恒定不變.接通電源后調節滑片P處于正中央時，三只相同燈泡均正常發光.下列說法正確的是 （　　）
A.變壓器原、副線圈的匝數比為2∶1
B.小燈泡的額定電壓為6 V
C.滑片P向下移動，L1變暗、L2變暗
D.滑片P向上移動，L1變暗、L2變亮
甲
乙
D
考點3　遠距離輸電　［能力考點］
1.理清三個回路
遠距離輸電網的基本結構如圖所示.在每個回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應的副線圈是下一個回路的電源，每個回路均可應用閉合電路歐姆定律、串并聯電路的規律，而變壓器的電壓、電流、功率關系則是連接不同回路的橋梁.
3.變壓器電路中的能量守恒
發電機把機械能轉化為電能，并通過導線將電能輸送給線圈1（n1），線圈1上的能量就是遠程輸電的總能量，在輸送過程中，先被輸送回路上的導線電阻損耗一小部分，剩余的絕大部分通過降壓變壓器和用戶回路被用戶使用消耗，所以其能量關系為P1=P線損+P用戶.
D
C
2.如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發電機輸出功率恒為20 kW.在輸電線路上接入一個電流互感器，其原、副線圈的匝數比為1∶10，電流表的示數為1 A，輸電線的總電阻用R線表示，大小為10 Ω.下列說法正確的是 （　　）
A.電流互感器是一種降壓變壓器
B.將滑動觸頭P下移，用戶獲得的電壓將增大
C.升壓變壓器的輸出電壓U2=1 000 V
D.用戶獲得的功率為19 kW
D　
小實驗*　探究變壓器電壓與線圈匝數的關系
1.實驗步驟
（1）如圖所示，把兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上.一個線圈作為原線圈，連到學生電源的交流輸出端.另一個作為副線圈，兩端可以不接用電器
（2）閉合電源開關，用多用電表的交流電壓擋分別測量兩個線圈兩端的電壓，測量時，先用量程比較大的交流電壓擋，例如交流50 V擋，如果電壓讀數表明實際電壓不太大，可以改用較小一級的電壓擋.測量完畢時斷開學生電源的開關.
3.注意事項
（1）在改變學生電源電壓、線圈匝數前均要先斷開開關，再進行操作.
（2）為了人身安全，學生電源的電壓不能超過12 V，不能用手接觸裸露的導線和接線柱.
（3）為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用合適的擋位進行測量.
例4　在“探究變壓器電壓與線圈匝數的關系”的實驗中，操作步驟如下：
①將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；
②閉合電源開關，用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；
③將匝數較多的一組線圈接到學生電源的交流電源輸出端上，另一個作為副線圈，接上小燈泡；
④將原線圈與副線圈對調，重復以上步驟.
（1）以上操作的合理順序是　　 　　（只填步驟前數字序號）.
①③②④
（2）如圖所示，在實驗中，兩線圈的匝數n1=1 600，n2=400，當將n1作為原線圈時，U1=16 V，副線圈兩端電壓U2=4 V；原線圈與副線圈對調后，當U1'=8 V時，U2'=32 V，那么可初步確定，變壓器兩個線圈的電壓U1、U2與線圈匝數n1、n2的關系是　　　　　.
變式　做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗.
（1）以下給出的器材中，本實驗需要用到的有　　　　　.（填選項字母）
A
B
C
D
E
BDE
（2）下列說法正確的是　　　　　.
A.變壓器工作時副線圈電壓頻率與原線圈不相同
B.實驗中要通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系，需要運用的科學方法是控制變量法
C.為了人身安全，實驗中只能使用低壓直流電源，電壓不要超過12 V
D.繞制降壓變壓器原、副線圈時，副線圈導線應比原線圈導線粗一些好
BD
（3）實驗中，可拆變壓器如圖所示，為了減小渦流在鐵芯中產生的熱量，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成，硅鋼片應平行于平面　　　　　.
A.abcd B.abfe
C.abgh D.aehd
D
（4）由于交變電流的電壓是變化的，所以實驗中測量的是電壓的
　　　　　（填“平均”“有效”或“最大”）值；某次實驗操作，副線圈所接多用電表的讀數如圖甲所示，其對應的選擇開關如圖乙所示，則此時電表讀數為　　　　　.
甲
乙
有效
4.8 V
（5）若用匝數N1=400匝和N2=800匝的變壓器做實驗，對應的電壓測量數據如下表所示.根據測量數據，則N1一定是　　　　　（填“原”或“副”）線圈.
實驗次數 1 2 3 4
U1/V 0.90 1.40 1.90 2.40
U2/V 2.00 3.01 4.02 5.02
副
知識鞏固練
1.如圖甲所示的黑光燈利用紫色光引誘害蟲飛近高壓電網罩來擊殺害蟲.圖乙是黑光燈高壓電網罩的工作電路，變壓器將有效值為220 V的交變電壓變成高壓，當高壓電網罩的電壓峰值達到3 110 V時，可擊殺害蟲，則變壓器的匝數比n1∶n2為 （　　）
A.1∶10　 B.1∶20
C.22∶311　 D.311∶22
（本欄目對應學生用書P431~432）
A
C　
A
D
CD
BC
綜合提升練
7.如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖.發電機輸出功率恒定，升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2.在輸電線路的起始端接入兩個互感器，原、副線圈的匝數比分別為10∶1和1∶10，電壓表的示數為220 V，電流表的示數為10 A，各互感器和電表均為理想的，則下列說法正確的是 （　　）
C
8.某小型實驗水電站輸出功率是20 kW，輸電線總電阻為6 Ω.
（1）若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率；
（2）若改用5 000 V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2=22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓.

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