1、第二节变压器电能的输送(对应学生用书第204页)教材知识速填知识点1理想变压器1构造和原理(如图1121所示)(1)构造：图1121变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成(2)原理：电磁感应的互感现象2基本关系(1)电压关系：.(2)功率关系：P入P出(3)电流关系：只有一个副线圈时：.有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3UnIn.3几种常见的变压器(1)自耦变压器调压变压器(2)互感器自耦变压器原理如图1122所示：图1122若AX为输入端，触头a向上移动时，副线圈匝数N2增加，输出电压升高易错判断(1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率()(2)正常工作的变压器当副线圈与
2、用电器断开时，副线圈两端无电压()(3)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小()知识点2远距离输电1输电过程(如图1123所示)图11232电压损失(1)UUU(2)UIR3功率损失(1)PPP(2)PI2R4输送电流(1)I(2)I5减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电导线的电阻R线由R线知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线(2)减小输电导线中的电流在输电功率一定的情况下，根据PUI，要减小电流，必须提高输电电压易错判断(1)增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损失()(2)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗()(3)在输送电
3、压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大()教材习题回访考查点：变压器的原理1(沪科版选修32 P75T3改编)图1124为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n1n241，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合电路当直导线MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表的示数是10 mA，那么电流表的示数是()图1124A40 mAB0C10 mA D2.5 mA答案B考查点：互感器的原理2(粤教版选修32 P59 T4改编)如图1125所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压表的示数为220 V，电流表的示数为3 A，则输电线路
4、中的电压和电流分别是()图1125A11 000 V150 A B1 100 V15 AC4.4 V16.7 A D4.4 V0.06 A答案A考查点：远距离高压输电问题3(人教版选修32 P50 T3改编)从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 ，用110 V和11 kV两种电压输电两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为()A1001 B1100C110 D101答案A考查点：变压器的动态分析问题4(人教版选修32 P44 T5改编)如图1126所示的电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从
5、一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()图1126A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动答案D(对应学生用书第205页)理想变压器原理和基本关系理想变压器的基本关系理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)功率关系P入P出基本关系电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比：电流关系只有一个副线圈时，电流和匝数成反比：频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P入由
6、副线圈的输出功率P出决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定题组通关1.如图1127所示，理想变压器的原线圈接在u220sin 100t(V)的交流电源上，副线圈接有R55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为21，电流表、电压表均为理想电表下列说法正确的是()图1127A原线圈的输入功率为220 WB电流表的读数为1 AC电压表的读数为110 VD副线圈输出交流电的周期为50 sB理想变压器原线圈两端电压的有效值为U1220 V，由得U2110 V，即电压表的读数为110 V，通过负载电阻的电流I2 A2 A，则副线圈的输出功率PU2I21102 W220 W，原线圈的输入功率等于副线
7、圈的输出功率，为220 W，故选项A、C错误由n1I1n2I2得I11 A，即电流表的读数为1 A，选项B正确由u220sin 100t(V)可知，角速度100 rad/s，原线圈所接交流电的周期T0.02 s，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02 s，选项D错误2(2016全国卷)一含有理想变压器的电路如图1128所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ，A 为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为()图1128A2 B3 C4 D5B设原、副线圈的匝数比为k，
8、根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI.根据变压器的输入功率等于输出功率得UII2R1(kI)2(R2R3)4UI(4I)2R1(4kI)2R2联立两式代入数据解得k3选项B正确(2018黄冈模拟)如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 V的正弦式交流电源上，两副线圈匝数分别为n216，n3144，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36V18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中不正确的是()A原线圈的匝数为880B当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为
9、20 VC当开关接2时，灯泡消耗的功率约为18 WD当开关接2时，灯泡消耗的功率约为11 WC由得n1880，所以选项A正确；当开关接2时，有，解得U40 V，设交流电的周期为T，由T，可得灯泡两端电压的有效值为U20 V，灯泡电阻为R72 ，灯泡消耗的实际功率为P W11 W，即选项C错误，B、D正确反思总结关于理想变压器的四点注意(1)变压器不能改变直流电的电压.(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率.(3)理想变压器本身不消耗能量.(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值.理想变压器的动态分析1匝数比不变的情况(如图1129所示)(1)U1不
10、变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变图1129(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化(3)I2变化引起P2变化，根据P1P2，可以判断P1的变化2负载电阻不变的情况(如图11210所示)图11210(1)U1不变，发生变化，U2变化(2)R不变，U2变化，I2发生变化(3)根据P2和P1P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化多维探究考向1匝数比不变、负载变化的情况1(2018淄博模拟)如图11211所示，理想变压器原、副线圈接有额定电压均为20 V的灯泡a和b.当输入u22
11、0sin 100t(V)的交变电压时，两灯泡均能正常发光设灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是()图11211A原、副线圈匝数比为111B原、副线圈中电流的频率比为111C当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，灯泡b变亮D当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，灯泡a变亮题眼点拨“两灯泡均能正常发光”可求出原线圈两端电压D两灯均正常发光，则原线圈输入的电压为：U1UU灯(22020) V200 V，副线圈电压：U2U灯20 V，根据理想变压器变压比：，故A错误；变压器不改变交流电的频率，即频率比为11，故B错误；当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，阻值减小，副线圈电流变大，根据，可知原线圈电流变大，灯泡a分担的电压
12、变大，原线圈输入的电压变小，所以灯泡a变亮，b变暗，故C错误，D正确考向2匝数比改变，负载不变的情况2(多选)如图11212所示，电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原、副线圈中的电流下列说法中正确的是() 【导学号：84370476】图11212A保持U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小B保持U1不变，S由a切换到b，则I2减小C保持U1不变，S由b切换到a，则I1增大D保持U1不变，S由a切换到b，则变压器的输入功率增大BCS由b切换到a时，副线圈匝数增多，则输出电压U2增大，电流I2增大，R消耗的功率增大，由变压器功率关
13、系可知，其输入功率也增大，故I1增大S由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减小，输出电流I2减小，所以根据P2I2U2，P2减小；又因P1P2，所以变压器输入功率减小由以上分析可知，正确选项为B、C.考向3负载和匝数比都变化的情况3(多选)(2018太原模拟)如图11213所示，理想变压器的原线圈接uU0co100t的交变电流，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是()图11213A交变电流的频率为50 HzB若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大C若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大D若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则通过原线圈的
14、电流一定减小题眼点拨“仅使P向A滑动”说明与R并联的副线圈匝数变多；“仅使电阻R增大”，由P说明变压器的输出功率变小ABD根据2f可得2f100 rad/s，解得f50 Hz，A正确；若仅将触头P向A端滑动，则副线圈匝数增大，根据可得副线圈输入电压增大，即R两端的电压增大，根据P可得电阻R消耗的电功率增大，B正确；若仅使电阻R增大，R两端电压不变，根据P可得电阻R消耗的功率减小，即副线圈消耗的功率减小，所以原线圈输入功率减小，C错误；若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，根据可得副线圈两端的电压减小，根据I可得通过R的电流减小，即副线圈中的电流减小，根据公式，原线圈中的电流一定减小，D正确
15、反思总结含有变压器的动态电路问题的解题思路：远距离输电1理清三个回路图11214(1)电源回路：该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机(2)输送回路：I2I3I线，U2U3U，P2PP3.(3)用户回路：I4I用，U4U用，P4P用2抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是：，I1n1I2n2，P1P2.(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3(匝数
16、为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是：，I3n3I4n4，P3P4.3理解两个损失(1)电压损失：UI线R线(2)功率损失：P损IR线.4掌握一个守恒能量守恒关系式：P1P线损P用户母题如图11215为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()图11215A BC422r D422r【自主思考】(1)计算输电线上损失功率的公式是什么？提示P损IR线(2)公式I2中，U2是最大值，还是有效值？提示
17、有效值C升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为U1；由变压关系可得，则U2；因为输送电功率为P，输电线中的电流为I2，则输电线上损失的电功率为PI(2r)，故选项C正确母题迁移迁移1远距离输电与变压器的动态分析相结合1(多选)(2018德州模拟)如图11216所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，并且电阻不变，变阻器R相当于用户用电器的总电阻当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时() 【导学号：84370477】图11216A
18、电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小B电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大C电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D线路损耗功率增大BCD因为输入电压和变压器匝数比都不变，所以电压表V1、V2的读数均不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大，故A错误；输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故B正确；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C正确；因为输电线上的电流增大，所以线路损
19、耗的功率增大，故D正确故选：BCD.迁移2远距离输电与互感器相结合2(多选)(2018青岛模拟)如图11217所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率为20 kW.在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为110，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻为10 ，则下列说法正确的是()图11217A采用高压输电可以增大输电线中的电流B升压变压器的输出电压U22 000 VC用户获得的功率为19 kWD将P下移，用户获得的电压将增大BC根据高压输电原理，提高输电电压，输电电流减小，A错误；根据电流互感器的原理，输电电流：I输1 A10 A，输电电压：U2V2
20、000 V，B正确；输电线上的功率损失：P损I2R10210 W1 kW，用户获得的功率为：P用P输P损20 kW1 kW19 kW，C正确；将P下移，降压变压器原线圈匝数增加，根据变压器的变压规律，副线圈的电压减小，用户获得的电压将减小，D错误故选BC.迁移3远距离输电与传感器相结合3(多选)如图11218甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 .降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小电压表V显示加在报警器上的电压(
21、报警器未画出)未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW，则下列说法中正确的有 ()图11218A降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 HzB远距离输电线路损耗功率为180 kWC当出现火警时，电压表V的示数变小D当出现火警时，输电线上的电流变小AC由题图乙知交变电流的周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，A正确；由题图乙知升压变压器输入电压有效值为250 V，根据变压比公式知升压变压器副线圈两端电压为25 000 V，所以输电线中的电流为30 A，输电线损失的电压为UIR30100 V3 000 V，输电线路损耗功率为PUI90 kW，B错误；当出现火警时传感器R2阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，输电线上电流变大，电压变大，降压变压器输入、输出电压都变小，定值电阻的分压增大，电压表V的示数变小，C正确，D错误