1、第2讲变压器电能的输送一、理想变压器两个线圈1.变压器的构造：如图 10-2-1 所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的_组成的.负载(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_连接的线圈，也叫次级线圈.构造图图 10-2-12.变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的_、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化.变化的磁场在副线圈中产生_，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流.互感现象是变压器工作的基础.大小感应电动势3.理想变压器及其基本关系.P出二、远距离输电1.根据 P损_，降低输电损耗有两种方法：(1)减小输电线的_.I2R
2、线电阻(2)减小输电导线中的电流：在输送功率一定的情况下，根据 PUI，要减小电流，必须提高_.输电电压功率 P损I2R线_，可知 P损 U22.远距离输电的功率损失.PU输送功率一定时，线路电流 I_，输电线上损失的1.远距离输电中的功率关系：P输P损P用.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值.()(2)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率.()(3)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失.()(4)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.()(5)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能
3、损失越大.(答案：(1)(2)(3)(4)(5)2.如图 10-2-2 所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()B.电源输出功率为 1200 WC.电流表的示数为 3220 A图 10-2-2D.原线圈端电压为 11 V答案：C3.(多选)如图 10-2-3 所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R.开始)时，开关 S 断开，当 S 接通时，以下说法中正确的是(图 10-2-3A.副线圈两端 M、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻 R 两端的电
4、压将增大C.通过灯泡 L1 的电流减小D.原线圈中的电流增大解析：理想变压器不计原、副线圈的直流电阻，副线圈两端的电压 UMN 不受负载电阻的影响，保持不变，A 错误；S 接通后，副线圈回路的总电阻减小，故副线圈回路中电流 I2 增大.因此，等效电阻 R 两端的电压增大，导致灯泡 L1 两端的电压减小，L1 中电流减小，B、C 正确；又因 UMN 不变，I2 增大，变压器的输出功率增大，输入功率也随之增大.原线圈中电流 I1 增大，D 正确.答案：BCD答案：A热点 1 理想变压器原、副线圈基本量的关系热点归纳1.理想变压器的工作原理.2.理想变压器的各量的制约关系.考向 1 基本关系的应用【
5、典题 1】(2020 年山东卷)图 10-2-4 甲中的理想变压器原、副线圈匝数比 n1n2223，输入端 a、b 所接电压 u 随时间 t的变化关系如图乙所示.灯泡 L 的电阻恒为 15，额定电压为24 V.定值电阻 R110、R25，滑动变阻器 R 的最大阻值为 10.为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为()甲乙图 10-2-4A.1 B.5 C.6 D.8 答案：A方法技巧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、I
6、2 均为有效值.考向 2 变压器原线圈与用电器串联的问题【典题 2】(多选，2020 年新课标卷)在图 10-2-5 甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为 220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，R1、R2、R3 均为固定电阻，R210，R320，各电表均为理想电表.已知电阻 R2 中电流 i2 随时间 t变化的正弦曲线如图乙所示.下列说法正确的是()甲乙图 10-2-5A.所用交流电的频率为 50 HzB.电压表的示数为 100 VC.电流表的示数为 1.0 AD.变压器传输的电功率为 15.0 W1010 V100 V，电阻 R1 两端分压即为电压表示数，即 UVU0U122
7、0 V100 V120 V，故 B 错误；电流表的示数为I2IIA1 A0.5 A1.5 A，变压器原副线圈传输的功率为PI2U215 W，故 D 正确.答案：AD考向 3 变压器原线圈与用电器并联的问题【典题 3】(2018 届福建莆田质检)如图 10-2-6 所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 14，a、b 两端接到交流电源上，R1、R2 为阻值相同的定值电阻.下列说法正确的是()A.副线圈两端电压是电源电压的14B.流过 R1 的电流是流过 R2 电流的 4 倍D.R1 上的电功率是 R2 上电功率的 16 倍图 10-2-6答案：C匝数比不变的情况负载电阻不变的情况热点 2 理想变压器
8、的动态分析常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况.(续表)考向 1 匝数比不变的情况【典题 4】(2019 年湖北荆州模拟)如图 10-2-7 所示为一理想变压器，原线圈接在一输出电压为 uU0sin t 的交流电源两端.电路中 R0 为定值电阻，、为理想交流电压表，为理想交流电流表，导线电阻不计.现使滑动变阻器 R 的滑动触头 P向上滑动，则下列说法中正确的是()A.B.的示数不变的示数变小C.R 消耗的功率变大D.R0 消耗的电功率变小图 10-2-7解析：滑片向上滑动过程中，变阻器连入电路的电阻变大，输入电压及匝数比不变，输出电压不变，即电压表读数
9、不变，数减小，故 A、B 错误；次级电流减小，则 R0 消耗的电功率变小，故 D 正确；可以将 R0 看作电源的内电阻，当滑动变阻器的阻值与 R0 相等时，滑动变阻器消耗的功率最大，由于不知道 R和 R0 的关系，所以无法知道 R 消耗的功率的变化，C 错误.答案：D考向 2 负载电阻不变的情况【典题 5】(2019 年江西名校联考)某电风扇挡位变换器的电路如图 10-2-8 所示，它可视为一个可调压的理想变压器，总的交变电源，挡位 1、2、3、4 对应的线圈匝数分别为 240 匝、600匝、1200 匝、2400 匝.电动机的内阻 r8、额定电压U220 V，额定功率 P110 W，下列说法
10、正确的是()图 10-2-8A.交变电源的频率为 100 HzB.当选择挡位 3 后，电动机两端电压的有效值为 110 VC.当由挡位 3 变为挡位 2 后，原线圈的电流变大D.当选择挡位 4 后，电动机的输出功率为 110 W解析：根据原线圈两端输入电压的瞬时值表达式知 100，交变电源的频率 f250 Hz，故 A 错误；当选择挡位为 110 V，故 B 正确；当由挡位 3 变为挡位 2 后，根据电压与匝数成正比知副线圈两端的电压减小，输出功率变小，输入功率变小，根据 P1U1I1 知原线圈的电流变小，故 C 错误；当选择挡位 4 后，副线圈的匝数为 2400 匝，根据电压比规律得副线答案
11、：B方法技巧含有变压器的动态电路问题的解题思路：热点 3 远距离输电问题热点归纳1.理清三个回路(如图 10-2-9 所示).图 10-2-9【典题 6】(2020 年浙江卷)如图 10-2-10 所示，某小型水电站发电机的输出功率 P100 kW，发电机的电压 U1250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻 R线8，在用户端用降压变压器把电压降为 U4220 V.已知输电线上损失的功率 P线5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是()图 10-2-10A.发电机输出的电流 I140 AB.输电线上的电流 I线625 AC.降压变压器的匝数比 n3n419011D.用户
12、得到的电流 I4455 A答案：C来的，输电电压应变为(【迁移拓展】(2018 年江苏卷)采用 220 kV 高压向远方的城市输电.当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原)A.55 kVC.440 kVB.110 kVD.880 kV解析：输电功率 PUI，U 为输电电压，I 为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为 P损I2R，R 为输电线路的电阻，答案：C特殊的变压器模型考向 1 自耦变压器自耦变压器又称为调压变压器，它只有一个线圈，把全部线圈作为原线圈或副线圈，线圈的一部分作为副线圈或原线圈.由此自耦变压器可以降压，也可以升压，变压器的基本规律对自耦变压器均适用.【典题 7】(
13、多选，2018 届安徽江南十校质检)如图 10-2-11所示是调压变压器的原理图，线圈 AB 绕在一个圆形的铁芯上，总匝数为 1000 匝.AB 间加上如图乙所示的正弦交流电压，移动滑动触头 P 的位置，就可以调节输出电压.在输出端连接了滑动变阻器 R 和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为 Q.已知开始时滑动触头位于变阻器的最下端，且 BP 间线圈匝数刚好是 500匝，变阻器的最大阻值等于 72.则下列判断中正确的是()甲乙图 10-2-11B.开始时，流过 R 的交流电频率 25 HzC.保持 P 的位置不动，将 Q 向上移动时，R 消耗的功率变大D.保持 Q 的位置不动，将 P 沿逆时针方
14、向转动少许，R 消耗的功率变大解析：由题图乙知，输入电压的有效值为 U136 V，根据率为 50 Hz，B 错误；保持 P 的位置不动，将 Q 向上移动时，保持 Q 的位置不动，将 P 沿逆时针方向转动少许，n2 增大，U2答案：CD考向 2 双副线圈变压器计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，应注意三个关系：【典题 8】如图 10-2-12 所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比 n1n2n3 为()图 10-2-12A.111B.321C.621D.221答案：B种类电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在交流电路中
15、副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的公式I1n1I2n2考向 3 互感器互感器分为电压互感器和电流互感器，比较如下表所示：【典题 9】(2020 年江苏卷)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图 10-2-13 所示.其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上.则电流互感器()A.是一种降压变压器B.能测量直流电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流图 10-2-13解析：原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，故 A 错误；电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只
16、可以测量交变电流，故 B 错误；电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流大小，故原、副线圈电流的频率相同，故 C 错误；原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流，故 D 正确.答案：D【触类旁通】(2020 年浙江选考)如图 10-2-14 所示，甲乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中.甲图中变压器原副线圈的匝数比为 k1，电压表读数为 U，乙图中变压器原副线圈的匝数比为 k2，电流表读数为 I.则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为(甲乙)图 10-2-14答案：B考向 4“日”字形铁芯的变压器【典题 10】(多选)如图 10-2-15 所示为某变压器对称铁芯的示意图，已知原线圈匝数 n140 匝，副线圈匝数 n220 匝，电阻 R140，电阻 R225.则下列说法正确的是()图 10-2-15A.当原线圈接入正弦交流电时，R1、R2 消耗的电功率之比为 25B.当原线圈接入正弦交流电时，R1、R2 消耗的电功率之比为 110答案：BCD