2024版新课标高中物理模型与方法理想变压器、远距离输电模型目录一.理想变压器基本模型二．变压器原线圈接有负载模型----等效法三．变压器副线圈接有二极管模型四．多组副线圈的理想变压器模型五．理想变压器动态分析模型六．远距离输电的电模型一.理想变压器基本模型(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)绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。作用：在办理送电能的过程中改变电压。原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。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电能过程中改变交流电压。(2)理想变压器的理想化条件及规律如图所示，在理想变压器的原线圈两端加交流电压U后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应1电动势。根据法拉第电磁感应定律，有nΔφnΔφε=11,ε=221Δt2Δ忽略原、副线圈内阻，有U=ε,U=ε。1122另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相同，于是又有Δφ=Δφ。12Un由此便可得理想变压器的电压变化规律为1=1。Un22在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”)，有P=P，而P=IU，P=IU。12111222In于是又得理想变压器的电流变化规律为1=2。In21由此可见：①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素的差别)。②理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想化条件下的新的表现形式。1(2023春·贵州黔东南·高三凯里一中校考阶段练习)如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率25W的小灯泡恰好正常发光，已知正常工作时灯泡的电阻为100Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是()1A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u=2202sin10πt(V)B.变压器原、副线圈的匝数比为22:5C.电压表的示数为220VD.变压器的输入功率为110W【答案】B【详解】A．由图像可知2πω==100πrad/sT线圈电压的最大值为2202V，变压器输入电压的瞬时值表达式为u=2202sin100πt(V)故A错误；BC．电压表示数为灯泡的额定电压，根据U2P=2R解得电压表示数为U=PR=50V2变压器原、副线圈的匝数比为nU221=1=nU522故B正确；C错误；D．变压器的输入功率与输出功率相等，即变压器的输入功率为25W，故D错误。故选B。2(2023春·海南省直辖县级单位·高三嘉积中学校考期中)在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数之比n:n=1:2，在不接负载的情况下()12A.当线圈1输入电压为110V时，线圈2输出电压为220VB.当线圈1输入电压为110V时，线圈2输出电压为55VC.当线圈2输入电压为220V时，线圈1输出电压为110VD.当线圈2输入电压为220V时，线圈1输出电压为55V【答案】D【详解】AB．当线圈1输入电压为110V时，穿过线圈2的磁通量为穿过线圈1的磁通量的一半，可得2UEnΔΦ1=1=11=1UEnΔΦ2222解得U=110V2AB错误；CD．当线圈2输入电压为220V时，穿过线圈1的磁通量为穿过线圈2的磁通量的一半，同理可得UEnΔΦ42=2=22=UEnΔΦ11111解得U=55V1C错误，D正确。故选D。3(2023·云南昆明·统考二模)某燃气灶点火装置的原理图如图甲所示。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上。变压器原、副线圈的匝数比为k，电压表为理想交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间弓发火花进而点燃气体。下列说法正确的是()A.副线圈输出电压一个周期内钢针只能点火一次B.t=0.01s时，交流电压表示数为零1C.当k小于时，点火装置才能点火1000D.转换器输出的交流电压频率为100Hz【答案】C【详解】A．副线圈输出电压一个周期内电压的瞬时值两次大于5000V，即钢针点火两次，选项A错误；B．交流电压表测量电