【知识点详解】
1. **理想变压器的基本原理**:理想变压器是一种假设不存在能量损失的变压器,其主要作用是改变交流电压的大小。根据电磁感应定律,变压器原、副线圈的电压与它们的匝数成正比,即`= `,其中`N1`是原线圈的匝数,`N2`是副线圈的匝数,`U1`是原线圈两端的电压,`U2`是副线圈两端的电压。
2. **功率的传输**:理想变压器的输入功率等于输出功率,即`P入 = P出`。在电路中,功率`P`可以通过电压`U`和电流`I`计算,即`P = UI`。因此,如果知道任意两个量,可以求得第三个量。
3. **正弦交流电的性质**:正弦交流电的电压和电流是按照正弦函数变化的。电压的最大值(峰值)是有效值的`√2`倍,而电流也遵循相同的规则。表达式通常为`i = Imsin(ωt + φ)`,其中`Im`是电流的最大值,`ω`是角频率,`t`是时间,`φ`是相位角。
4. **交流电的频率和周期**:频率`f`表示每秒交流电变化的次数,周期`T`是完成一个完整周期所需的时间,二者的关系是`f = 1/T`。对于50Hz的交流电,周期`T`为`1/50 s = 0.02 s`。
5. **输电线路的功率损失**:在实际输电过程中,由于线路电阻的存在,会有部分电能转化为热能损耗,即`P损 = I^2R`,其中`I`是线路中的电流,`R`是线路的总电阻。提高输电电压可以减小线路中的电流,从而降低功率损失。
6. **电压和电流的关系**:根据欧姆定律,电流`I`与电压`U`和电阻`R`的关系是`I = U/R`。在变压器中,通过改变电压比例可以调整流过负载的电流大小。
7. **电压的峰值和有效值**:交流电的电压和电流有两种表示方式:峰值(最大值)和有效值。有效值是与直流电等效的能量值,峰值是有效值的`√2`倍。对于正弦交流电,峰值和有效值的关系是`Um = √2U`。
8. **电功率的计算**:电功率`P`可以通过电流`I`和电压`U`来计算,即`P = UI`。对于正弦交流电,功率也可以通过瞬时值`P瞬 = U瞬I瞬`计算,但需要考虑相位差。
9. **电流的瞬时表达式**:正弦交流电的电流瞬时值表达式为`i = Imsin(ωt + φ)`,其中`Imsin`是电流的最大值,`ωt + φ`是时间`t`对应的相位。
10. **变压器的实际应用**:在电力系统中,变压器广泛用于电压的升高(升压变压器)以减少输电线路上的损耗,以及电压的降低(降压变压器)以适应各种电器的额定电压需求。
通过以上知识点的解析,我们可以理解在高考物理复习中,变压器电能的输送是如何作为重要概念被考察的,以及如何通过解题来理解和运用这些知识点。