1、变压器-远距离输电一、理想变压器1构造：如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。图1(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。2原理：电流磁效应、电磁感应。3基本关系式(1)功率关系：P入P出。(2)电压关系：。有多个副线圈时。(3)电流关系：只有一个副线圈时。由P入P出及PUI推出有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3UnIn。4几种常用的变压器(1)自耦变压器调压变压器(2)互感器二、远距离输电1输电过程(如图2所示)图22输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为QI2Rt。3电压损失(1)U
2、UU；(2)UIR4功率损失(1)PPP；(2)PI2R2R5输送电流(1)I；(2)I。高频考点一理想变压器基本关系的应用例1一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图2所示设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()AU66 V，k BU22 V，kCU66 V，k DU22 V，k【变式探究】用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图3所示，则()A变压器输入功率约为3.9 WB输出电压的最大值是1
3、10 VC变压器原、副线圈匝数比是12D负载电流的函数表达式i0.05sin (100t) A【举一反三】如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和均为理想电表，灯泡电阻RL6 ，AB端电压u112sin 100t (V)下列说法正确的是()A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W【变式探究】自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载R上的
4、功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流的有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为()A380 V和5.3 AB380 V和9.1 AC240 V和5.3 AD240 V和9.1 A【方法规律】关于理想变压器的四点说明1变压器不能改变直流电压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均为有效值高频考点二理想变压器的动态分析例2如图9所示电路中，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一个位置滑动到另一
5、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()A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【变式探究】 (多选)如图10所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则()A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D保持P的位置不动，将Q
6、向上滑动时，电流表读数变小【举一反三】 (多选)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则()AUabUcdn1n2B增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍【变式探究】图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为41，原线圈接图乙所示的正弦交流电图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流
7、表均为理想电表则下列说法正确的是()图12A图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 50t VB变压器原、副线圈中的电流之比为14C变压器输入、输出功率之比为14DRt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大高频考点三远距离输电问题例3(多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么()A输电线路上损失的电压与输送电流成正比B输送电压越高，输电线路上损失的电压越大C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比【变式探究】如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则()A用户用电器上交流电的频率是100
8、HzB发电机输出交流电的电压有效值是500 VC输电线上的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小【举一反三】(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电输电线路总电阻为R1 k.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V、60 W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则()AT1原、副线圈电流分别为103 A和20 ABT2原、副线圈电压分别为1.8105 V和220 VCT1和T2的变压比分别为1
9、50和401D有6104盏灯泡(220 V、60 W)正常发光1【2016全国卷】一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ，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()A2 B3C4 D52【2016全国卷】如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光下列说法正确的是()A原、副线圈匝数比为91B原、副线圈匝数比为19C此时a和b的电功率之比为91D此时a和b的电功率
10、之比为193【2016天津卷】如图1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表下列说法正确的是()A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大4【2016江苏卷】一自耦变压器如图1所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()图1AU2
11、U1，U2降低BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低DU2U1，U2升高5【2016四川卷】如图1所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则()A小灯泡变亮B小灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变D通过原、副线圈电流的比值不变6.【2015海南10】4如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0V，则A此时原线圈两端电压的最大值约为3
12、4VB此时原线圈两端电压的最大值约为24VC原线圈两端原来的电压有效值约为68VD原线圈两端原来的电压有效值约为48V7.【2015江苏1】5一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流改为110V，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为（ ）A200 B400 C1600 D32008.【2015福建15】11图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，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( ) 9.(2014浙江卷，15)如图所示为远距离
13、交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则()A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为IrD输电线路上损失的电功率为I1U10(2014江苏卷，3)远距离输电的原理图如图16所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()A. BI2 CI1U1IR DI1U1I2U211(多选)(2014山东卷，17)如图所示，将额定电
14、压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是()A变压器输入功率为484 WB通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD变压器原、副线圈匝数比n1n211312(2014海南卷，2)理想变压器上接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光。该变压器原、副线圈的匝数之比为()A12 B21 C23 D321如图所示，理想变压器原线圈的匝数n11 100匝
15、，副线圈的匝数n2110匝，原线圈接u311sin(314t)(V)的交流电源。开始开关S处于断开状态。下列叙述正确的是()A电压表示数为22 VB当开关S闭合后，电压表示数变大C当开关S闭合后，电流表示数变小D当开关S闭合后，变压器的输出功率增大2如图2所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表，除滑动变阻器电阻R、定值电阻R0以外的其余电阻不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1220sin 100t(V)下列说法中正确的是 ()图2At s时刻，c、d两点间的电压瞬时值为110 VB当单刀双掷开关与a连接
16、时，电压表的示数为22 VC单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变大3如图为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1220sin 100t(V)，则下列表述不正确的是()图3AU1U2，U3U4BU1220 VC若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的D用户得到的交变电流频率为25 Hz4(多选)图4甲为一火灾报警系统其中R0为定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小理想变压器原、副线圈匝数比为51，副线圈输出电压如图乙所示，则下列说法正确的是()图4A原线圈输入电压有效值为2
17、20 VB副线圈输出电压瞬时值表达式u44cos 100t(V)CR处出现火情时，原线圈电流增大DR处出现火情时，电阻R0的电功率减小5(多选)如图5甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2101，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R10 .从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是()图5A当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2 AB当S与a连接后，t0.01 s时理想电流表示数为零C当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍D当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz6(多选)在如图6所示的电路中，T为一降压式自耦调压变
18、压器，开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降低，为使灯L仍能正常发光，可采取的措施是()图6A将自耦调压变压器的滑片P适当上滑B将自耦调压变压器的滑片P适当下滑C适当增大滑动变阻器R2的阻值D适当减小滑动变阻器R2的阻值7(多选)远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器当S由2改接为1时，下列说法正确的是()A电压表读数变大B电流表读数变大C电流表读数变小D输电线损失的功率减小8如图所示，匀强磁场的磁感应强度B T，单匝矩形线圈的面积S1 m2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO匀速转动线圈通过电刷与理想变压器原线圈相连接，A为交流电流表调整副线圈的触头P，当变压器原、副线圈的匝数比为21时，副线圈电路中标有“6 V6W”的灯泡正常发光，以下判断正确的是()A电流表的示数为1 AB矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e12sin 30t VD若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移
