变压器和远距离输电--专题复习
《变压器与远距离输电》 知识清单
《变压器与远距离输电》知识清单一、变压器1、变压器的原理变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置。
当一个交流电流通过原线圈时，会在铁芯中产生变化的磁场，这个变化的磁场会穿过副线圈，从而在副线圈中产生感应电动势。
如果副线圈的匝数与原线圈不同，那么输出的电压就会与输入的电压不同。
2、变压器的基本构造变压器主要由铁芯和线圈（也称为绕组）组成。
铁芯通常由硅钢片叠成，以减少涡流损耗。
线圈分为原线圈和副线圈，它们分别绕在铁芯上。
3、理想变压器的规律（1）电压关系：＼（＼frac{U_1}｛U_2} ＝＼frac{N_1}｛N_2}＼），其中\（U_1\）和\（U_2\）分别是原、副线圈的电压，＼（N_1\）和\（N_2\）分别是原、副线圈的匝数。
（2）电流关系：＼（＼frac{I_1}｛I_2} ＝＼frac{N_2}｛N_1}＼），前提是只有一个副线圈。
（3）功率关系：＼（P_1 ＝ P_2\），即输入功率等于输出功率。
4、变压器的类型（1）升压变压器：用于将低电压升高为高电压，例如在发电厂将发出的电能升压后进行远距离输电。
（2）降压变压器：用于将高电压降低为低电压，以满足用户的用电需求。
5、变压器中的能量损失（1）铜损：由于线圈电阻导致的能量损耗，表现为发热。
（2）铁损：包括磁滞损耗和涡流损耗，磁滞损耗是由于铁芯在交变磁场中反复磁化导致的能量损失，涡流损耗是由于铁芯中的涡流产生的焦耳热导致的能量损失。
二、远距离输电1、远距离输电的问题在远距离输电过程中，由于输电线有电阻，电流通过时会产生焦耳热，从而导致电能损失。
此外，电压在输电线上也会有压降，使得用户端得到的电压低于发电端输出的电压。
2、减少输电损耗的方法（1）减小输电电流：根据\（P ＝ UI\），在输送功率一定的情况下，提高输电电压可以减小输电电流。
（2）减小输电线电阻：可以通过选用电阻率小的材料（如铜）、增大导线横截面积等方式来减小电阻。
3、远距离输电的模型通常包括发电站、升压变压器、输电线、降压变压器和用户。
高考物理一轮复习第十一章微专题71变压器与远距离输电
变压器与远距离输电1．考点及要求：(1)理想变压器(Ⅰ)；(2)远距离输电(Ⅰ).2.方法与技巧：(1)理想变压器中各量制约关系：①副线圈电压U2由原线圈电压U1与匝数比决定．②原线圈输入功率P1由副线圈输出功率P2决定．③原线圈电流I1由副线圈电流I2与匝数比决定；(2)输电线上损耗功率：P损＝I线ΔU＝I2线R线＝(P2U2)2R线．1．(变压器原理)(多项选择)如图1，将额定电压为60 V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，交流电压表与交流电流表(均为理想电表)示数分别为220 V与2.2 A．以下判断正确是( )图1A．变压器输入功率为484 WB．通过原线圈电流有效值为0.6 AC．输出端交变电流频率小于输入端D．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶32．(变压器电路动态分析)如图2所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R与两个小灯泡L1、L2，最初开关S 是断开，现闭合开关S，那么( )图2A．副线圈两端电压变大B．灯泡L1变亮C．电流表A1示数变大D．电阻R中电流变小3．(远距离输电)如图3甲所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶10，降压变压器副线圈接有负载电路，升压变压器与降压变压器之间长距离输电线路电阻不能忽略，变压器视为理想变压器，升压变压器左侧输入端输入如图乙所示交变电压，以下说法中正确有( )图3A．升压变压器副线圈输出电压频率为500 HzB．升压变压器副线圈输出电压有效值为31 VC．滑片P向右移动时，整个输电系统效率降低D．滑片P向右移动时，降压变压器输出电压不变4．如图4所示为一理想变压器，原线圈有一可滑动触头P，副线圈接一理想电流表与一滑动变阻器，原线圈输入电压是周期为T交变电压．以下表达正确是( )图4A．假设输入电压增大，那么变压器输出功率增大B．假设交变电压周期增大，那么变压器输出功率减小C．假设滑动变阻器触头向下移动，那么电流表示数减小D．假设原线圈触头向上滑动，那么电流表示数增大5．(多项选择)一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝10∶1.原线圈输入正弦交变电压如图5所示，副线圈接入一阻值为22 Ω电阻．以下说法正确是( )图5A．电阻中交变电流方向每秒改变100次B．原线圈中电流有效值是0.14 AC．与电阻并联交流电压表示数是22 VD．1 min内电阻产生热量是2.64×103 J6．某小型水电站电能输送示意图如图6所示，发电机通过升压变压器T1与降压变压器T2向R0＝11 Ω纯电阻用电器供电．输电线总电阻R＝10 Ω，T2原、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端电压为u＝2202sin 100πt(V)，将T1、T2均视为理想变压器．以下说法正确是( )图6A．降压变压器输入功率为4 400 WB．升压变压器中电流频率为100 HzC．输电线消耗功率为500 WD．当用电器电阻减小时，输电线消耗功率减小7．(多项选择)如图7为发电厂向远处用户输电电路示意图，升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电厂输出电压与输电线电阻均不变．假设输送功率增大，以下说法中正确有( )图7A．升压变压器输出电压增大B．降压变压器输出电压增大C．输电线上损耗功率增大D．输电线上损耗功率占总功率比例增大8．(多项选择)如图8甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，电压表与电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示正弦交流电，图中R t为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，R1为定值电阻，以下说法正确是( )图8A．交流电压表达式u＝362sin (100πt) VB．R t处温度升高时，电流表A示数变大，电压表V2示数减小C．变压器原、副线圈中电流之比随R t处温度变化而变化D．R t处温度升高时，变压器原线圈输入功率变大9．如图9所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶5，电阻R1＝R2＝25 Ω，D为理想二极管，原线圈接u＝2202sin (100πt) V交流电，那么( )图9A．交流电频率为100 HzB．通过R2电流为1 AC．通过R2电流为 2 AD．变压器输入功率为200 W10．如图10所示，T为理想变压器，副线圈回路中输电线ab与cd 电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，那么当开关S闭合时( )图10A．交流电压表V1与V2示数一定都变小B ．交流电压表只有V 2示数变小C ．交流电流表A 1、A 2与A 3示数都变大D ．交流电流表A 1、A 2与A 3示数都变小11．图11为远距离输电示意图，T 1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，T 2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n 3、n 4，输电线等效电阻为R .假设发电机输出电压不变，那么以下表达正确是( )图11A ．只增大T 1原线圈匝数n 1，可减小R 消耗功率B ．假设n 1n 2＝n 3n 4，那么电压表V 1与V 2示数相等 C ．当用户总电阻减小时，R 消耗功率增大D ．当用户总电阻减小时，电压表V 1与V 2示数都变小答案解析1．BD [用电器正常工作，所以理想变压器输出电压有效值为60 V ，根据理想变压器电压与匝数成正比，可得n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝11∶3，选项D 正确．理想变压器输入功率等于输出功率，P 入＝P 出＝U 2I 2＝60×2.2 W＝132 W ，选项A 错误．根据理想变压器电流与匝数成反比，即I 1∶I 2＝n 2∶n 1，可得通过原线圈电流有效值为I 1＝n 2n 1I 2＝0.6 A ，选项B 正确．输入端与输出端交变电流频率相等，选项C 错误．]2．C3．C [根据题图乙知，交变电流周期为0.02 s ，那么频率f ＝1T＝50 Hz ，经过变压器，交流电频率不变，应选项A 错误；升压变压器输入电压有效值U 1＝3102 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝3 1002V ，应选项B 错误；滑片P 向右移动时，总电阻减小，那么降压变压器副线圈电流I 2增大，输电线上电流增大，根据η＝P －P 损P ＝U 2I 2－I 22R U 2I 2＝U 2－I 2R U 2知，电流增大，那么输电效率降低，应选项C 正确；滑片P 向右移动时，输电线上电流增大，那么输电线上电压损失增大，因为降压变压器输入电压等于升压变压器输出电压与电压损失之差，可知降压变压器输入电压减小，那么输出电压减小，应选项D 错误．]4．A [输入电压增大时，副线圈输出电压增大，那么变压器输出功率增大，A 正确；交变电压周期增大时，输入电压与输出电压不变，输出功率不变，B 错误；假设滑动变阻器触头向下移动，负载电阻阻值减小，副线圈电压不变，电流表示数增大，故C 错误；假设原线圈触头向上滑动，那么原线圈匝数增加，变压器输出电压减小，电流表示数减小，D 错误．]5．AC [由题图可知，交变电流周期为T ＝0.02 s ，所以其频率f ＝50 Hz ，而交变电流方向在每个周期内改变两次，因理想变压器不改变交流电频率，故A 项正确；由题图可知，原线圈中正弦交变电流电压最大值为220 2 V ，所以有效值为220 V ，由理想变压器变压规律可知，副线圈两端电压有效值U 2＝n 2n 1U 1＝22 V ，所以电压表示数为22 V ，故C 项正确；由欧姆定律可知，通过电阻电流I 2＝U 2R＝1 A ．由理想变压器变流规律可知，I 1＝n 2I 2n 1＝0.1 A ，故B 项错；由焦耳定律可知，电阻在1 min 内产生热量Q ＝I 22Rt ＝1.32×103 J ，故D 项错．] 6．A [由题可知，用电器两端电压有效值为220 V ，交流电频率f＝ω2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ，降压变压器输出功率P ＝U 2R 0＝4 400 W ．理想变压器输入功率与输出功率相等，故A 项正确；理想变压器不改变交变电流频率，B 项错；由变压规律U 1U 2＝n 1n 2可知，降压变压器输入电压为880 V ，由电功率定义式P ＝UI 可知，降压变压器输入电流为I ＝5 A ，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗功率P ＝I 2R ＝250 W ，C 项错；当用电器电阻减小时，输出功率增大，故降压变压器输入功率增大，从而输入电流增大，再由P ＝I 2R 可知，输电线消耗功率增大，D 项错．]7．CD [发电厂输出电压不变，升压变压器原、副线圈匝数比不变，升压变压器输出电压不变，A 错；假设输送功率增大，升压变压器输出电压不变，那么输电线上电流增大，又输电线上电阻不变，故输电线上损失电压增大，降压变压器输入电压减小，那么降压变压器输出电压减小，B 错；因输电电流增大，那么输电线上损失电压增大，由P 损P ＝P U 2R P ＝PR U，C 、D 对．] 8．ABD [原线圈接题图乙所示正弦交流电，由图知最大电压为36 2 V ，周期为0.02 s ，故角速度是ω＝100π rad/s，那么u ＝362sin (100πt ) V ，故A 正确；原线圈两端电压不变，匝数比不变，副线圈两端电压不变，R t 处温度升高时，阻值减小，电流增大，电流表示数变大，由于R 1两端电压增大，电压表V 2示数减小，故B 正确；由于线圈匝数不变，故电流之比不会随温度变化而变化，故C 错误；R t 处温度升高时，副线圈中电流增大，而副线圈两端电压不变，变压器输出功率变大，因输入功率等于输出功率，故输入功率也变大，故D 正确．]9．C [由原线圈交流电瞬时值表达式可知，交变电流频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A 项错；由理想变压器变压规律U 1U 2＝n 1n 2可知，输出电压U 2＝50 V ，由理想二极管单向导电性可知，交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R 2，由交变电流热效应可知，U 22R ·T 2＝U 2R·T ⇒U ＝22U 2＝25 2 V ，由欧姆定律可知，通过R 2电流为 2 A ，B 项错，C 项正确；电阻R 2功率P 2＝UI ＝50 W ，而电阻R 1电功率P 1＝U 22R 1＝100 W ，由理想变压器输入功率等于输出功率可知，变压器输入功率为P ＝P 1＋P 2＝150 W ，D 项错．]10．B [副线圈电压由原线圈电压及匝数比决定，故当S 闭合时，电压表V 1示数不变，A 错误；当S 闭合时，负载增加一个并联支路，负载总电阻减小，副线圈电流增大，即电流表A 2示数增大，由I 1I 2＝n 2n 1知A 1示数增大，由于输电线两端电压增大，故电压表V 2示数减小，根据欧姆定律可得R 1电流减小，即A 3示数减小，所以B 正确，C 、D 错误．]11．C [只增大T 1原线圈匝数n 1，那么升压变压器输出电压减小，根据P ＝UI 知，输电线上电流增大，那么输电线上消耗功率增大，应选项A 错误；因为升压变压器输出电压等于输电线上损失电压与降压变压器输入电压之与，即升压变压器输出电压大于降压变压器输入电压，故n 1n 2＝n 3n 4时，升压变压器输入电压与降压变压器输出电压不等，应选项B 错误；用户总电阻减小，那么电流增大，可知输电线上电流增大，根据P 损＝I 2R 知，输电线上消耗功率增大，应选项C 正确；当用户总电阻减小时，电流增大，输电线上电流也增大，输电线上电压损失增大，升压变压器输入电压与输出电压不变，那么降压变压器输入电压与输出电压减小．那么电压表V1示数不变，V2示数减小，应选项D错误．]。
高三总复习物理课件 变压器与远距离输电
如图(b)所示。下列说法正确的是
()
A．所用交流电的频率为 50 Hz C．电流表的示数为 1.0 A
B．电压表的示数为 100 V D．变压器传输的电功率为 15.0 W
解析：由变压器不会使交流电的周期改变和题图(b)可知所用交流电的周期为 2× 10－2 s，可求得所用交流电的频率为 50 Hz，选项 A 正确；由题图(b)可知通过 R2 的电流的有效值为 1 A，由串、并联电路的特点可知通过 R3 的电流(即通过电流表 的电流)为 0.5 A，故副线圈的电流 I2＝1.5 A，由欧姆定律可得副线圈两端的电压 U2＝1×10 V＝10 V，由UU12＝nn12得原线圈两端的电压 U1＝Un22n1＝100 V，再根据原线 圈电路的串联关系可得 R1 两端的电压 UV＝220 V－100 V＝120 V，选项 B、C 均错 误；根据变压器原理可得变压器传输的电功率 P＝U2I2＝10×1.5 W＝15.0 W，选项 D 正确。
3．理想变压器及其基本关系
理想变压器 功率关系
基本 关系
电压关系
电流关系
频率关系
(1)没有“铜损”(线圈电阻为零，不发热)； (2)没有“铁损”(铁芯中无涡流，不发热)； (3)没有“漏磁”(磁通量全部集中在铁芯中) 根据能量守恒可得，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率， 即 P 入＝__P__出__ 只有一个副线圈时有UU12＝nn12 有多个副线圈时有Un11＝Un22＝Un33＝…＝Unnn 只有一个副线圈时有II12＝nn21 有多个副线圈时有 I1n1＝I2n2＋__I_3n__3 _＋…＋Innn f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)
2．[原线圈有电阻的变压器电路]
(多选)(2020·全国卷Ⅲ)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为 220 V，理
热点10 理想变压器和远距离输电物理模型(解析版)-高考物理重点难点热点专题汇总
1.高考中交流电路部分主要考查交变电流的产生和描述、交流电有效值、变压器的规律及动态分析、远距离输电等知识点。
对理想变压器问题应该从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点几个方面正确理解。
远距离输电问题应该分段分析，注意各段电压、电流、功率的关系。
掌握输送电过程中功率损失和电压损失。
2.理想变压器和远距离输电问题有时也和电磁感应一起考查，熟练应用法拉第电磁感应定律、楞次定律判断感应电动势、感应电流的方向。
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 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，有∆∆=∆∆=222111,φεφεn t n 忽略原、副线圈内阻，有2211,εε==U U 。
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21φφ∆=∆。
由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U =。
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21P P =，而111U I P =，222U I P =。
于是又得理想变压器的电流变化规律为1221n n I I =。
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。
知识讲解 变压器、远距离输电（基础）
高考总复习：变压器远距离输电【考纲要求】1、了解变压器的构造及原理2、知道理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系3、会对变压器的动态变化进行分析4、了解远距离输电的原理并能进行相关计算【知识网络】【考点梳理】考点一、变压器1、主要构造由闭合铁芯、原线圈和副线圈组成。
2、工作原理电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、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感应电动势，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。
3、理想变压器不考虑铜损（线圈电阻产生的焦耳热）、铁损（涡流产生的焦耳热）和漏磁的变压器，即它的输入功率和输出功率相等。
理想变压器的基本关系式：（1）电压关系：原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比。
有若干个副线圈时：312123UU Un n n===⋅⋅⋅（2）电流关系：只有一个副线圈时，原副线圈的电流跟它们的匝数成反比。
（3）功率关系：输入功率等于输出功率．由P P=入出及P UI=推出有若干副线圈时：112233n nU I U I U I U I=++⋅⋅⋅+或112233n nU n U n U n U n=++⋅⋅⋅+。
4、几种常见的变压器（1）自耦变压器—－调压变压器（2）互感器：电压互感器、电流互感器电压互感器：如图所示，原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表。
互感器将高电压变为低电压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。
电流互感器：如图所示，原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表。
互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流。
要点诠释：一、理想变压器必须具有怎样的条件1、铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原副线圈两绕组每匝的磁通量都一样，每匝线圈中所产生的感应电动势相等。
原副线圈中产生的感应电动势与匝数成正比，即1122E n E n =。
2023届高考物理一轮复习练习：变压器+远距离输电二
变压器 远距离输电练习一、选择题1．将输入电压为220 V ，输出电压为6 V 的理想变压器改绕成输出电压为30 V 的理想变压器．已知原线圈匝数不变，副线圈原来是30匝，则副线圈新增匝数为( )A ．120匝B ．150匝C ．180匝D ．220匝2．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 ，通过负载的电流图像如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt ＋π2 A3．远距离输电的原理图如图所示， 升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2, 电压分别为U 1、U 2，电流分别为 I 1、I 2，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.I 1I 2＝n 1n 2 B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22RD ．I 1U 1＝I 2U 24．如图所示的变压器，接如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的交流电，则( )A．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿C．无论接甲电源，还是接乙电源，若滑动触头P向上移动，灯泡都变暗D．若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大5．(多选)有4个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中，电源输出电压U恒定不变，如图所示．若将该线路与交流电源接通，且开关S接在位置1时，4个灯泡发光亮度相同；若将开关S接在位置2时，灯泡均未烧坏．则下列说法正确的是( )A．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4∶1B．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为3∶1C．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变亮D．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗6．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有一只电阻，阻值关系为R 2＝2R 1，原线圈接到交变电压上后，电阻R 1上的电压是电阻R 2上的电压的3倍，下面说法正确的是( )A ．变压器原、副线圈匝数比为1∶6B ．变压器原、副线圈匝数比为6∶1C ．R 2上的电压等于电源电压U 的19D ．R 2上的电压等于电源电压U 的6197．如图所示，一个匝数为N ＝100匝的线圈以固定转速50 r/s 在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n 1∶n 2＝10∶1的理想变压器给阻值R ＝20 Ω的电阻供电．已知电压表的示数为20 V ，从图示位置开始计时，下列说法正确的是( )A ．t ＝0时刻流过线圈的电流最大B ．原线圈中电流的有效值为10 AC ．穿过线圈平面的最大磁通量为250π WbD ．理想变压器的输入功率为10 W8．(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A 处采用550 kV 的超高压向B 处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP ，到达B 处时电压下降了ΔU.在保持A 处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV 特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP ′，到达B 处时电压下降了ΔU ′.不考虑其他因素的影响，则( )A ．ΔP ′＝14ΔPB ．ΔP ′＝12ΔPC ．ΔU ′＝14ΔUD ．ΔU ′＝12ΔU9．(多选)如图，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9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶910．(多选)如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )A ．P 向下滑动时，灯L 变亮B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大11．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1.变压器原线圈通过一理想电流表A接U＝2202sin 100πt(V)的正弦交流电，副线圈接有三个规格相同的灯泡和两个二极管，已知两二极管的正向电阻均为零，反向电阻均为无穷大，不考虑温度对灯泡电阻的影响．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为U ab和U cd，下列分析正确的是( )A．U ab＝220 V，U cd＝55 VB．流经L1的电流是流经电流表的电流的2倍C．若其中一个二极管被短路，电流表的示数将不变D．若通电1小时，L1消耗的电能等于L2、L3消耗的电能之和12. (多选)在图(a)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10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，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(b)所示．下列说法正确的是( )A．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 W13．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，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 Ω，额定电压为24 V．定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω.为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为( )A．1 Ω B．5 ΩC．6 Ω D．8 Ω二、非选择题14．某发电厂引进秸秆焚烧发电机设备，该发电机输出功率为40 kW，输出电压为400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为n1∶n2＝1∶5的变压器升压后向某小区供电，输电线的总电阻为r＝5 Ω，电能到达该小区后再用变压器降为220 V.(1)画出输电过程的电路示意图；(2)求输电线上损失的电功率；(3)求降压变压器的变压比n3∶n4.15.从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.1 Ω，用220 V和22 kV两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电能的损耗之比是多少？16.1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站在美丽的尼亚加拉瀑布建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用费用高昂的直流电(因为使用直流电时必须每隔一公里建设一套发电机组)，而“尼亚加拉”水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电．若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P ＝100 kW ，输出电压为U 1＝250 V ，用户需要的电压为U 2＝220 V ，输电线电阻为R ＝10 Ω，输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%.(1)画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈匝数比； (3)求降压变压器的最大输出电流I 3.(结果保留整数) 答案：1． A 2． A 3． D 4． C 5． BC 6． AD 7．C 8． AD 9． AD 10． BD 11． D 12. AD 13． A 14． (1)输电过程，电路示意图如图所示．(2)因为U 1U 2＝n 1n 2输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝2 000 V因为P 输＝U 2I 2 解得输电电流I 2＝20 A输电线上损失的功率P 损＝I 22r ＝(20 A)2×5 Ω＝2 000 W(3)输电线上损失的电压 U 损＝I 2r ＝20 A ×5 Ω＝100 V 降压变压器的输入电压U 3＝U 2－U 损＝2 000 V －100 V ＝1 900 V 降压变压器的变压比 n 3n 4＝U 3U 4＝1 900 V 220 V ＝951115. 由题意知输电线上的电流I ＝P U ，则输电线的P 损＝I 2r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r设220 V 和22 kV 两种电压输电下损失的功率分别为P 1、P 2 则W 1W 2＝P 1t P 2t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2U 12＝104∶1 16. (1)输电线路示意图如图所示．(2)输电过程中损失的功率：P 损＝ηP 通过R 的电流：I 2＝P 损R发电机的输出电流：I 1＝PU 1升压变压器的原、副线圈匝数比 n 1n 2＝I 2I 1＝ηP R ·U 1P ＝120(3)用户得到的最大功率：P用＝P(1－η)，降压变压器的最大输出电流I 3＝P 用U 2＝P （1－η）U 2＝436 A。
变压器和远距离输电_含答案
变压器和远距离输电重点突破知识点一理想变压器的原理及基本关系式由于理想变压器没有漏磁和能量损失，所以穿过原、副线圈的磁通量ф相等，磁通量的变化率△ф/△t 也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应电动势与原、副线圈的匝数成正比．故变压器的工作原理是电磁感应（互感现象）．变压器的基本规律可概括为“三变三不变”，即：可改变交流的电压、电流、等效电阻；不能改变功率、频率和直流的电压。
变压器的变压比: U 1／n 1 = U 2／n 2= U 3／n 3 =… = ΔU ／Δn = k变压器的变流比: n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…… 理想变压器的输入功率由输出功率决定：2211222222111/R n U n R U U I U I P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==== 【应用1】如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1：n 2=4:1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等。
a 、b 端加一定交变电流电压后，两电阻消耗的电功率之比P A ：P B = 和电阻两端的电压之比U A ：U B = 。
知识点二远距离输电1、远距离输电示意图2、几个常用关系式：若发电站输出电功率为P ，输出电压为U ，用户得到的电功率为P ’，用户得到的电压为U ’，输电导线的总电阻为R 。
（如图） ①导线损失的电压△U=U-U ’=IR 。
②输电电流I=P/U=（U-U ’）/R 。
③输电导线上损失的电功率P 损= P-P ’=I 2R=P 2R/U 2。
由以上公式可知，当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n 2。
【应用2】 学校有一台应急备用发电机，阻为r =1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R =4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V ，40W ”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则： （1）发电机的输出功率多大？（2）发电机的电动势多大？（3）输电线上损耗的电功率多大？Bn 1 n 2AabU~【应用3】17、三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3m/s的速度流入水轮机后以v2＝1m/s的速度流出，流出水位比流放水位低10m，水流量为Q＝103m3/s.水轮机效率为75%，发电机效率为80%，试问：(1)发电机的输出功率是多少？(2)如果发电机输出电压为240V，用户所需电压为220V，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12Ω，那么所需用升、降压变压器的原副线圈匝数比分别是多少？【应用4】19、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2=3∶l，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6V、6W”的相同灯泡，原线圈输入如图乙所示的交变电压。
2025人教版高考物理一轮复习讲义-第十三章 第2课时 变压器 远距离输电 实验十五
B.电流表A2示数增大 C.原线圈输入功率先增大后减小 D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
考点二 理想变压器及应用
由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故 变压器副线圈的输出电压恒定，滑动变阻器 的滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，由数 学知识可知，变压器副线圈所接的电阻值逐 渐增大，则由欧姆定律得 I2＝RU副2，可知副线圈的电流逐渐减小，由nn12 ＝II21，可知变压器原线圈的电流 I1 也逐渐减小，故 A 正确，B 错误；
考点二 理想变压器及应用
例3 在如图所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为k＝1， 4
在a、b端输入电压为U0的正弦交流电，R1为定值电阻，调节电阻箱R2，
当R2＝8R1时，电压表、电流表的示数分别为U、I，则下列说法正确的是
A.U＝2U3 0
√B.U＝4U3 0
C.I＝3UR01
D.I＝9UR01
考点二 理想变压器及应用
根据原、副线圈电压、电流的关系有UU1＝k＝14，II1＝1k＝4，在原线圈 回路中，有 U0＝I1R1＋U1，在副线圈回路中，有 U＝IR2，R2＝8R1，联 立解得 I＝6UR01，U＝4U3 0，故选 B。
考点二 理想变压器及应用
例4 (2021·湖北卷·6)如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦 交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。 在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中
√D.若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s
考点二 理想变压器及应用
变压器的输入电压为 220 V，原线圈的交流电的电 压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大 值为 220 2 V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈 的匝数比为n11＝202.10 VV，解得原线圈为 2 200 匝，A 错误； 当原线圈输入电压为 220 V 时，BC 间的电压为 UBC＝ PR＝12 V，故 BC 间的线圈与单匝线圈匝数关系为n1BC＝01.21 VV，则 BC 间的线圈匝数 为 120 匝，流过 R 的电流为 IBC＝UPBC＝1122 WV ＝1 A，B 错误；
完整版变压器和远距离输电 专题复习
(1) 副线圈的匝数n2、n3?(2) 电流表的读数？2.(多选)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载，变压器原、副线圈匝数的比值为汀:'R。
如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是A •交流电源的效率为50%B•电流表的读数为2J2R TC •负载上消耗的热功率为E m 4rD •该交流电源电动势的瞬时值表达式为考点2理想变压器的动态分析e=E m sin100 n V第2讲变压器电能的输送1•如图所示，理想变压器有两个副线圈，L i、L2是两盏规格为“8 ,10 W”的灯泡，L3、L4是两盏规格为“6 \12W”的灯泡，当变压器的输入电压为U i = 220 V时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝数n i = 1100匝，求：A •当R 3不变，滑动触头P 顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小B •当R 3不变，滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小C •当P 不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小D .当P 不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时， 表的读数变大，电压表的读数变大4. [2017湖•南长沙模拟]（多选）如图，一理想变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1.匝数比不变的情况（如图所示）lli n 1（1）U i 不变，根据—=^2，输入电压 U i 决定输出电压 U 2,可以得出不论负载电阻 R 如何变化，U 2不变。
⑵当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2 决定输入电流11,可以判断I 1的变化。
（3）12变化引起P 2变化，根据P 1= P 2,可以判断P 1的 变化。
佔不变.负载变化2.负载电阻不变的情况（如图所示） n 1（1） U 1不变，^2发生变化，U 2变化。
（2） R 不变，U 2变化，I 2发生变化。
变压器 远距离输电 复习 高中物理复习
第2讲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．理想变压器原、副线圈基本量的关系4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示．图2(2)互感器 ⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器(n 1>n 2)：把高电压变成低电压， 如图丙所示.电流互感器(n 1<n 2)：把大电流变成小电流，如图丁所示.自测1 关于理想变压器，下列说法正确的是() A ．变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用 B ．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 C ．正常工作的变压器，当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压 D ．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 答案 A 二、电能的输送如图3所示，若发电站输出电功率为P ，输电电压为U ，用户得到的电功率为P ′，用户的电压为U ′，输电线总电阻为R .图31．输出电流 I ＝P U ＝P ′U ′＝U －U ′R . 2．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′(2)ΔU＝IR 3．功率损失(1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝I2R＝(PU)2R4．减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R.由R＝ρlS知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线．(2)减小输电线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压．自测2从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，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()A．100∶1 B．1∶100 C．1∶10 D．10∶1答案 A解析由题意知输电线上的电流I＝PU，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU＝Ir＝Pr U，故ΔU1ΔU2＝U2U1＝11×103110＝1001，故选A.命题点一理想变压器原理的应用例1(多选)(2018·南通市第一次调研)如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接在频率为50 Hz的正弦交流电源上，电流表A为理想电表，副线圈两端接入一只“220 V40 W”的灯泡，此时灯泡正常发光．则()图4A．电流表的示数为0.18 AB．电源的输出功率为40 WC．电源的输出电压为1 100 VD．副线圈中交变电流的频率为10 Hz答案BC解析 灯泡正常发光，则其电流I ＝P U ＝40220 A ＝211 A ，根据电流之比等于匝数的反比可知：I 1＝15×I ＝15×211 A ≈0.036 A ，故A 错误；根据能量关系知，电源的输出功率等于灯泡消耗的功率，故电源的输出功率为40 W ，故B 正确；根据电压之比等于线圈匝数之比可知：U 1＝5U 2＝5×220 V ＝1 100 V ，故C 正确；变压器不能改变交流电的频率，故副线圈中交流电的频率仍为50 Hz ，故D 错误．变式1 (多选)(2017·苏锡常镇四市调研)如图5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8倍时，两灯泡均能正常发光．则( )图5A ．原、副线圈匝数之比为7∶1B ．原、副线圈匝数之比为8∶1C ．此时a 和b 的电功率之比为1∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶7 答案 AD解析 灯泡正常发光，则其电压均为额定电压U 额，则说明原线圈两端电压为7U 额，副线圈两端电压为U 额，则可知，原、副线圈匝数之比为7∶1，故A 正确，B 错误；根据公式I 1I 2＝n 2n 1可得原、副线圈电流之比为1∶7，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P ＝UI 可得两者的电功率之比为1∶7，故C 错误，D 正确． 拓展点 互感器分为电压互感器和电流互感器，两者比较如下：例2 (2018·苏锡常镇四市调研)钳形电流测量仪的结构图如图6所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可以在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I 和匝数n 获知载流导线中的电流大小I 0，则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是( )图6A ．该测量仪可测量直流电的电流B ．载流导线中电流大小I 0＝I nC ．若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流D ．若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变小 答案 C解析 该测量仪是根据电磁感应原理制成的，故只可测量交流电的电流，选项A 错误；根据I 0×1＝In ，则载流导线中电流大小I 0＝In ，选项B 错误；若钳形部分铁芯没有完全闭合，由于穿过铁芯的磁通量会减小，故测量出的电流将小于实际电流，选项C 正确；若将载流导线在铁芯上多绕几匝，根据I 0n ′＝In ，则I 变大，即钳形电流测量仪的示数将变大，选项D 错误；故选C.命题点二 理想变压器动态问题分析1．匝数比不变的情况(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化． (3)I 2变化引起P 2变化，P 1＝P 2，故P 1发生变化． 2．负载电阻不变的情况(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，故U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，故I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R ，P 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化．例3 (多选)(2017·南京市、盐城市二模)如图7甲所示是家用台灯亮度调节原理图，理想自耦变压器的a 、b 间接入如图乙所示正弦交流电压．交流电流表A 为理想电表，灯泡额定电压为15 V 、额定功率30 W(设灯泡的电阻值保持不变)，当P 在c 处时灯泡正常发光．下列描述正确的有( )图7A ．灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与c 点下方的匝数之比为44∶3B ．当灯泡正常发光时电流表的读数为2 AC ．将调压端的滑动触头P 向下移动时，变压器的输入功率变小D ．将调压端的滑动触头P 向下移动时，变压器的输入电压变小 答案 AC解析 由题图图象知输入电压的有效值为220 V ，灯泡正常发光，副线圈电压为15 V ，所以灯泡正常发光时变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2＝443，A 正确；当灯泡正常发光时，输入功率等于输出功率30 W ，则I ＝P U 1＝322A ，B 错误；当滑动触头向下移动，即n 2减小时，电压U 2应该减小，流过灯泡的电流减小，输出功率减小，变压器的输入功率也变小，但输入电压不变，C 正确，D 错误．变式2 (多选)(2017·宜兴市下学期初考)一理想变压器如图8所示，其原线圈电压一定，副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L 1和L 2.输电线的等效电阻为R .开始时电键K 断开．当K 接通后，以下说法正确的是( )图8A ．副线圈两端MN 的输出电压减小B ．通过灯泡L 1的电流减小C ．原线圈中的电流增大D ．变压器的输入功率变小 答案 BC解析 理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出电压也不变，故A 错误；当K 接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R 的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L 1的电流减小，故B 正确；变压器的输入功率和输出功率相等，由于副线圈的负载电阻减小了，输出功率变大，所以原线圈的输入功率也要变大，因为输入的电压不变，所以原线圈中的电流要变大，故C 正确，D 错误． 拓展点 含二极管交流电路分析例4 (多选)(2017·江苏考前综合模拟)如图9所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝10∶1，原线圈通过一理想电流表A 接在u ＝2002sin (100πt ) V 的正弦交流电源上，一个二极管D 和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端，理想电压表V 和电阻R 并联，假设该二极管D 的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则( )图9A ．交流电压表示数为20 VB ．交流电压表示数为14.1 VC ．减小负载电阻的阻值R ，电流表的读数变小D ．将二极管短路，电流表的读数变大 答案 BD解析 由U 1U 2＝n 1n 2，U 1＝200 V ，知副线圈电压的有效值为U 2＝20 V ，因为二极管具有单向导电性，由此根据焦耳定律得：U 22R ·T 2＝U 2′2R ·T ，U 2′＝U 22≈14.1 V ，即交流电压表示数为14.1 V ，A 错误，B 正确；减小负载电阻的阻值R ，由P ＝U 2′2R 知，副线圈输出功率变大，原线圈输入功率也变大，原线圈输入电压不变，则电流表的读数变大，故C 错误；将二极管短路，输出功率变大，原线圈的输入功率变大，而原线圈输入电压不变，则电流表示数变大，故D 正确．命题点三 远距离输电1．理清三个回路远距离输电电网间的基本结构如图10所示．输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户回路．在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁．图102．抓住两个物理量的联系(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n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2.(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(匝数为n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4.3．掌握一个能量守恒定律发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过理想降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P 1＝P 线损＋P 用户． 例5 (多选)(2018 ·镇江市模拟)某发电机输出的交流电如图11所示，经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户．则下列说法正确的是( )图11A ．发电机输出交流电的有效值为500 VB ．用户获得的交流电频率为50 HzC ．若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加D ．若增加升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小 答案 BC解析 由题图图象可知交流电的最大值为U m ＝500 V ，因此其有效值为U ＝U m2＝250 2 V ，故A 错误；由题图可知，T ＝2×10－2 s ，故f ＝1T＝50 Hz ，故B 正确；若增加用户用电负载的数量，总电阻减小，电流增大，由ΔP ＝I 2R 知损失功率增大，故C 正确；增大升压变压器原线圈匝数，输出电压减小，损失的功率为ΔP ＝(PU 输)2R ，损失功率增大，故D 错误．变式3 (2017·南京市9月调研)“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区．为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的能量将减少到原来的( ) A.110 B.1100 C.11 000 D.110 000 答案 B解析 根据P ＝UI 得，I ＝P U ，则输电导线上损失的功率ΔP ＝I 2R ＝P 2U 2R ，输送电压提高到原来的10倍，则损失的功率变为原来的1100.故B 正确，A 、C 、D 错误.1．(多选)(2017·龙冈中学模拟)如图12甲，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为22 W ；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )图12A ．灯泡的额定电压为110 VB ．副线圈输出交流电的频率为50 HzC ．U ＝220 V ，I ＝0.2 AD ．原线圈输入电压的瞬时表达式为u ＝2202sin 100πt V 答案 ABD解析 原线圈的电压为：U 1＝22022 V ＝220 V ，副线圈的电压为：U 2＝n 2n 1U 1＝110 V ，灯泡正常发光，则A 正确；原线圈的频率为f ＝10.02Hz ＝50 Hz ，变压器不会改变频率，故B 正确；副线圈电流为：I 2＝P U 2＝22110 A ＝0.2 A ，原线圈的电流为：I 1＝n 2n 1I 2＝0.1 A ，则C 错误；ω＝2πf ＝100π rad/s ，瞬时表达式为：u ＝2202sin 100πt V ，故D 正确．2．(多选)(2018·徐州三中月考)如图13所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心触头，电压表和电流表均为理想表，R T 是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的热敏电阻(阻值随温度升高而减小)．从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值u 1＝2202sin 100πt (V)，则下列说法不正确的是( )图13A ．当t ＝1600 s 时，c 、d 间的电压瞬时值为110 VB ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22 VC ．当单刀双掷开关与a 连接时，若R T 温度升高，则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，则电压表和电流表的示数都变大 答案 AC 解析 当t ＝1600 s 时，c 、d 间电压的瞬时值为u ＝2202sin 100π×1600V ＝110 2 V ，故A 错误；当单刀双掷开关与a 连接时，原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈两端的电压有效值U 1＝22022 V ＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2＝101，代入数据得U 2＝22 V ，故B 正确；当单刀双掷开关与a 连接时，R T 温度升高，热敏电阻的阻值减小，由U 1U 2＝n 1n 2可知电压不变，电流表示数增大，故C 错误；当单刀双掷开关由a 扳向b 时，原线圈匝数减小，由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2变大，R T 不变，故电压表和电流表的读数均变大，故D 正确．所以错误选项是A 、C.3．(多选)(2017·宿迁市期末)如图14所示，理想变压器原线圈接入正弦交流电，副线圈的匝数可以通过滑动触头P 调节．R T 为热敏电阻，当环境温度升高时，R T 的阻值变小．下列说法正确的有( )图14A ．P 向下滑动时，电压表读数变大B ．P 向下滑动时，电流表读数变小C ．若环境温度升高，变压器的输入功率变大D ．若环境温度升高，灯泡消耗的功率变小答案 BC解析 当P 向下滑动时，副线圈的匝数变小，变压器的输出电压变小，电压表读数变小，副线圈电流减小，输出功率减小，则输入功率减小，原线圈电流也减小，所以电流表读数变小，故A 错误，B 正确；当环境温度升高时，R T 的阻值会变小，在电压不变的情况下，副线圈的电流就会变大，根据P ＝I 2R ，灯泡消耗的功率变大，原线圈的电流也会变大，输入电压不变，则变压器的输入功率变大，故C 正确，D 错误．4．图15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n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 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15A ．(n 1n 2)U m 24rB ．(n 2n 1)U m 24rC ．4(n 1n 2)2(P U m)2r D ．4(n 2n 1)2(P U m)2r 答案 C解析 原线圈电压的有效值：U 1＝U m 2，根据U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝n 2n 1·U m 2，又因为是理想变压器，所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，所以输电线上的电流I ＝P U 2，输电线上损失的电功率为P ′＝I 22r ＝4r ⎝⎛⎭⎫n 1n 22⎝⎛⎭⎫P U m 2，所以C 正确，A 、B 、D 错误． 5．如图16甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB 端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R 0＝11 Ω，电容器C 的击穿电压为22 V ，移动滑片P 使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是( )图16A．电压表的示数为220 VB．原、副线圈的匝数比为10∶1C．电流表的示数等于通过电阻R0的电流D．原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin πt V答案 A解析由题图乙知输入电压的有效值即电压表的示数，为220 V，A正确；电容器的耐压值为交流电压的最大值，则有效值为222V＝11 2 V，所以原、副线圈的匝数比为102∶1，B错误；电容器通交流电，所以电流表的示数大于通过电阻R0的电流，C错误；由题图乙知交流电的周期为0.02 s，所以角速度为100πrad/s，原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin 100πt V，D错误．1.如图1所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是()图1A．原线圈的输入功率为220 2 WB．电流表的读数为1 AC．电压表的读数为110 2 VD．副线圈输出交流电的周期为50 s答案 B解析由u＝2202sin 100πt(V)可知，原线圈电压最大值为220 2 V，故原线圈电压的有效值为U 1＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可知，U 2＝n 2n 1U 1＝110 V ，故电压表的读数为110 V ，选项C 错误；副线圈电流有效值为I 2＝U 2R＝2 A ，根据P ＝UI 可知，输出功率为220 W ，则原线圈的输入功率为220 W ，故A 错误；原线圈中的电流I 1＝P U 1＝1 A ，故B 正确；因为ω＝2πT＝100π rad/s ，所以T ＝0.02 s ，副线圈输出交流电的周期不变，故D 错误．2．(多选)(2018·铜山中学模拟)图2中理想变压器的原、副线圈的匝数之比为2∶1，电阻R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω，两电表均为理想交流电表．若R 1两端电压瞬时值表达式为u 1＝ 102sin 100πt V ，则下列说法正确的是( )图2A ．电流表的示数为0.5 AB ．电压表示数为14.14 VC ．R 2消耗的功率为20 WD ．原线圈输入交流电频率为100 Hz答案 AC解析 R 1两端电压有效值U R 1＝10 V ，R 1中电流I R 1＝1010A ＝1 A ，则副线圈中电流I 2＝I R 1＝ 1 A ，再由I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶2，可知原线圈中电流I 1＝0.5 A ，则A 正确．电压表测的是R 2两端电压U R 2＝I 2R 2＝20 V ，B 错误．R 2消耗的功率P R 2＝I 22R 2＝20 W ，C 正确．变压器不改变交流电的周期和频率，由R 1两端电压瞬时值表达式u 1＝102sin 100πt V ，可知原线圈输入交流电频率f ＝100π2πHz ＝50 Hz ，D 错误． 3.(多选)普通交流电流表和交流电压表不能直接接在高压输电线路上测电流和电压，通常要通过互感器来连接，现在在图3高压电路输入端已接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为1∶200和200∶1，图中甲、乙表示电压表或电流表，已知电路中电压表的读数为11 V ，电流表的读数为1 A ，则( )图3A ．甲电表是电压表，乙电表是电流表B ．甲电表是电流表，乙电表是电压表C．图示高压输送电路输电线的总电阻是11 ΩD．图示高压输送电路输入的总功率为440 kW答案BD4．(2018·兴化一中月考)随着人们生活水平的不断提高，家用电器越来越多，尤其夏天夜间，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题．如图4所示的理想变压器的副线圈上连接有两只相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定为U0的交流电压．当开关闭合时，以下说法中正确的是()图4A．通过灯泡L1的电流减小B．通过电阻R的电流减小C．副线圈的输出电压减小D．原线圈中的电流减小答案 A解析变压器的电压是原线圈决定副线圈，原线圈电压不变，匝数比不变，故副线圈电压不变，开关闭合时，副线圈增加支路，总电阻变小，副线圈电流变大，输电线上电压增大，所以用户(灯泡)获得的电压降低，灯泡变暗；副线圈电流决定原线圈电流，原线圈电流应增大，所以本题选A.5.(2017·盐城中学第三次模拟)如图5所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则()图5A．保持U1及P的位置不变，S由a改接到b，I1将减小B．保持U1及P的位置不变，S由a改接到b，R两端的电压变小C．保持U1不变，S接在a处，使P滑向c端，R的电功率变大D．保持P的位置不变，S接在a处，使U1增大，I1将增大答案 D解析保持U1及P的位置不变，S由a改接到b时，原线圈匝数变小，副线圈电压变大，所以副线圈功率变大，而原线圈功率等于副线圈功率，所以原线圈功率变大，根据I1＝PU1得I1将增大，故A 、B 错误；保持U 1不变，S 接在a 处，使P 上滑时，R 增大，而电压不变，所以副线圈电流变小，根据P ＝UI 知R 的电功率将减小，故C 错误；保持P 的位置不变，S 接在a 处，若U 1增大，则副线圈电压增大，所以副线圈电流变大，根据I 1＝I 2n 2n 1可知I 1将增大，故D 正确．6．(2018·前黄中学检测)如图6甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则( )图6A ．发电机产生的交流电的频率是100 HzB ．降压变压器输出的电压有效值是340 VC ．输电线的电流仅由输送功率决定D ．仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小答案 D解析 由题图乙可知交流电的周期T ＝0.02 s ，则频率f ＝1T＝50 Hz ，变压器不改变交流电的周期与频率，则A 错误．由题图乙可知U m ＝340 V ，有效值U ＝U m 2<340 V ，则B 错误．输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，则C 错误．当仅增加升压变压器的副线圈匝数时，则输电电压增大，由P ＝UI 可知，输电电流减小，再由P ＝I 2R 可知输电线上损失的功率减小，则D 正确．7.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图7中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则( )图7A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＜I cdB ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＞I cdC ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＜I cdD ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＞I cd答案 B解析 高压输电线上的电流较大，测量时需把电流变小，即副线圈中的电流较小，由I 1I 2＝n 2n 1可知n 2较大，n 1较小，所以ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＞I cd ，选项B 正确．8.一自耦变压器如图8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U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )图8A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高答案 C解析 由U 1U 2＝n 1n 2，n 1>n 2，知U 2<U 1；滑动触头从M 点顺时针旋转至N 点过程中，n 2减小，则U 2降低，C 项正确．9.(多选)(2018·泰州中学模拟)如图9所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡L 1与正弦式交流电相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L 2和L 3相连，开始时开关S 处于断开状态．当S 闭合后，所有灯泡都能发光．下列说法中正确的是( )图9A ．灯泡L 1和L 2中的电流有效值可能相等B ．灯泡L 2两端的电压变小C ．灯泡L 1变亮，灯泡L 2的亮度不变D ．变压器原线圈的输入功率不变答案 AB解析 因为是降压变压器，n 1>n 2，根据I 1n 1＝I 2n 2可知I 1<I 2，当S 闭合后，I 1等于灯泡L 1的电流，I 2是灯泡L 2和L 3的电流之和，则灯泡L 1、L 2中的电流有效值可能相等，故A 正确；当S 闭合后，副线圈回路总电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L 1分担的电压变大，灯泡L 1变亮，则原线圈两端电压减小，又原、副线圈匝数不变，故副线圈两端电压变小，灯泡L 2两端的电压变小，L 2变暗，故B 正确，C 、D 错误．10．(多选)如图10所示，T 为理想变压器，原、副线圈匝数比为5∶1.A 1、A 2为理想交流电流表，V 1、V 2为理想交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，原线圈两端电压u ＝2202sin 314t V ，以下说法正确的是( )图10A ．当光照增强时，电压表V 1示数为44 2 V 且保持不变B ．当光照增强时，电压表V 2示数增大C ．通过电流表A 1的电流方向每秒变化100次D ．当光照增强时，电流表A 1、A 2示数同时变大答案 CD解析 原线圈两端电压有效值为220 V ，原、副线圈匝数比为5∶1，所以副线圈的电压有效值为44 V ，电压表V 1示数为44 V 保持不变，与电阻的变化无关，A 错误；当光照增强时，R 3的电阻减小，副线圈电路总电阻减小，电路的总电流变大，R 1的电压变大，副线圈的总电压不变，所以电压表V 2示数变小，A 1、A 2的示数都要变大，B 错误，D 正确；交变电流的周期为T ＝2πω＝2π314＝150s ，所以通过电流表A 1的电流方向每秒变化100次，C 正确． 11．(多选)(2018·黄桥中学第三次段考)如图11甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈接交流电源和交流电压表、交流电流表，副线圈通过电阻为R 的导线与热水器、抽油烟机连接．已知原线圈两端的电压保持不变，副线圈上的电压按如图乙所示规律变化．现闭合开关S 接通抽油烟机，下列说法正确的是( )图11A ．热水器两端电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt VB ．电压表示数为2 200 VC ．电流表示数变大D ．变压器的输入功率增大答案 BCD解析 题图乙为副线圈上的电压变化规律，而热水器上的电压要小于副线圈上的电压，选项A 错误；由交变电流规律可知，副线圈上的电压的有效值为220 V ，由变压器变压关系可知，电压表示数为2 200 V ，选项B 正确；闭合开关，副线圈输出功率增大，则原线圈输入功率增大，因此电流表示数变大，选项C 、D 正确．12.一含有理想变压器的电路如图12所示，变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别是4 Ω、2 Ω和3 Ω，正弦交流电压有效值恒定为U .当开关S 断开时，理想电流表的示数为I ，则当S 闭合时，电流表的示数为( )图12A.23IB.12IC.32I D ．2I 答案 D解析 设S 闭合时，电流表示数为I 1，对理想变压器有P 入＝P 出，I 1I 2＝n 2n 1，则开关闭合时有I 1U －I 21R 1＝(2I 1)2R 2，开关断开时有IU －I 2R 1＝(2I )2(R 2＋R 3)，联立解得I 1＝2I ，故D 项正确．13.(多选)如图13所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.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U ab 和U cd ，则( )图13A ．U ab ∶U cd ＝n 1∶n 2B ．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U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍答案 BD解析 设副线圈两端电压为U 2，则有U ab U 2＝n 1n 2，由于二极管具有单向导电性，根据有效值定义可知U 22R ×T 2＝U cd 2R T ，则U cd ＝U 22，故选项A 错误；增大负载电阻，则变压器的输出功率减小，输入功率也减小，由P 1＝U ab I 1可知，电流表读数减小，选项B 正确；cd 间的电压U cd。
物理高三总复习 课件11.2变压器 远距离输电 1
A. U＝110 V，I＝0.2 A B. U＝110 V，I＝0.05 A C. U＝110 2V，I＝0.2 A D. U＝110 2V，I＝0.2 2A
C．4
Hale Waihona Puke D．5考点4、理想变压器的动态分析
【热点探究】
1.常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：
（1）匝数比不变的情况； （2）负载电阻不变的情况。
U2.1解题UU12关＝键nn12：（（（123U）））2根弄分I据清析2＝题“方R意谁U法负分2决载与清定直变谁I流2量”电和的路II不制12＝动变约nn态量关21 分；系析；I1方P法1＝相I1似U。1 P1
A．输电线上的电压增大
B．通过原线圈的电流增大
C．通过灯泡L1的电流减小 D．变压器的输入功率减小
【考点探究】
例13.如图所示，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( BC) A. 保持U1不变，S由b切换到a，
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c→d的方向滑动
【考点探究】 例11.【2015.天津】如图所示，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( BC )
【物理】高三一轮复习——变压器 远距离输电
出
线
户
用 户
出
户
n1 n2
n3 n4
一台变压器原线圈输入380V电压后， 电压后， 例1 . 一台变压器原线圈输入 电压后 副线圈输出电压为19V，若副线圈增加 副线圈输出电压为 ，若副线圈增加150匝， 匝 输出电压增加到38V，则变压器原线圈的匝数为 输出电压增加到 ， 3000 匝。 解: U1 ／n1 = U2 ／n2 380／ n1 =19／ n2 ／ ／ 380 ／n1 = 38 ／(n2+150) n1=3000匝 ∴n2=150匝 匝 匝 又解: 又解 U1 ／n1 = U2 ／n2= U3 ／n3 =k = ∆U ／ ∆n ∴n1 =U1 ∆n ／ ∆U =380×150/(38-19) =3000匝 × 匝
（1）U2随U1变化而变化。 变化而变化。 （2）P入=P出 P入随P出 变化而变化。 变化而变化。 （3）I1随I2的变化而变化。 的变化而变化。 （4）对有多个副线圈的情况: 对有多个副线圈的情况: A、 U 1 = U
n1
2
原线圈 １、
２、 P入＝P出
n2
U3 = =L n3
U 即： 1I1 = U2I2
B
n1 n2
解：设灯泡正常发光的电流为I， 设灯泡正常发光的电流为 ， 则原、副线圈的电流分别为 和 ，如图示。 则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。 所以原、 所以原、副线圈的匝数比为 4 : 1
在绕制变压器时， 在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压 器铁芯的左右两个臂上．当通以交变电流时， 器铁芯的左右两个臂上．当通以交变电流时，每个线圈 产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈， 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、 的匝数之比 的匝数之比n 中间的臂．已知线圈 、2的匝数之比 1∶n2=2∶1．在不 ∶ ． 接负载的情况下【 接负载的情况下【 】 A．当线圈 输入电压 输入电压220V时， ．当线圈1输入电压 时 线圈2输出电压为 输出电压为110V 线圈 输出电压为 B．当线圈 输入电压 输入电压220V时， ．当线圈1输入电压 时 2 线圈2输出电压为 线圈 输出电压为55V 输出电压为 1 C．当线圈 输入电压 输入电压110V时， ．当线圈2输入电压 时 线圈1输出电压为 输出电压为220V 线圈 输出电压为 D．当线圈 输入电压 输入电压110V时， ．当线圈2输入电压 时 线圈1输出电压为 输出电压为110V 线圈 输出电压为 解见下一屏
《变压器与远距离输电》 知识清单
《变压器与远距离输电》知识清单一、变压器的基本原理变压器是一种常见的电气设备，它能够改变交流电压的大小。
其工作原理基于电磁感应现象。
当一个交流电流通过原线圈时，会产生一个交变的磁场。
这个交变磁场会穿过副线圈，从而在副线圈中感应出电动势。
如果副线圈的匝数与原线圈的匝数不同，那么副线圈两端的电压就会与原线圈不同。
变压器的变压比等于原、副线圈的匝数比。
即：＄U_1/U_2 ＝N_1/N_2$，其中$U_1$和$U_2$分别是原、副线圈的电压，＄N_1$和$N_2$分别是原、副线圈的匝数。
变压器不仅可以升压，也可以降压。
升压变压器的副线圈匝数多于原线圈匝数，降压变压器则相反。
二、变压器的结构变压器主要由铁芯和线圈组成。
铁芯通常由硅钢片叠成，目的是减少涡流损耗。
硅钢片具有高导磁性和低电阻率，能够提高变压器的效率。
线圈分为原线圈和副线圈，它们通常用漆包线绕制。
为了增强绝缘性能，线圈与铁芯之间会有绝缘材料。
三、理想变压器理想变压器是一种理想化的模型，它具有以下特点：1、没有能量损失，即输入功率等于输出功率：＄P_1 ＝ P_2$ 。
2、没有磁通量泄漏，即通过原、副线圈的磁通量相同，磁通量的变化率相同。
在解决实际问题时，当变压器的效率较高时，可以近似看作理想变压器来进行分析和计算。
四、远距离输电在电能的输送过程中，由于输电线路存在电阻，会导致电能的损耗。
为了减少损耗，需要采取一系列措施。
1、提高输电电压根据功率公式$P ＝ UI$，当输送功率一定时，提高输电电压可以减小输电电流。
而输电线路上的功率损耗$P_{损} ＝ I^2 R$，电流减小则损耗降低。
2、减小输电线路的电阻这可以通过选用电阻率小的材料（如铜）、增大导线的横截面积等方式来实现。
但在实际中，增大导线横截面积会增加成本和施工难度。
3、采用高压直流输电高压直流输电具有线路损耗小、不存在电容电流和无功功率等优点。
在长距离、大容量输电中具有重要应用。
五、输电过程中的电压和功率关系在远距离输电过程中，涉及到多个电压和功率。
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第2讲变压器电能的输送1.如图所示，理想变压器有两个副线圈，L1、L2是两盏规格为“8 V,10 W”的灯泡，L3、L4是两盏规格为“6 V,12 W”的灯泡，当变压器的输入电压为U1＝220 V时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝数n1＝1100匝，求：(1)副线圈的匝数n2、n3?(2)电流表的读数？2. (多选)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载，变压器原、副线圈匝数的比值为r∶R。
如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是(AB)A．交流电源的效率为50%B．电流表的读数为E m 22RrC．负载上消耗的热功率为E2m 4rD．该交流电源电动势的瞬时值表达式为e＝E m sin100πt V 考点2 理想变压器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。
1．匝数比不变的情况(如图所示)(1)U1不变，根据U1U2＝n1n2，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。
(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P1＝P2，可以判断P1的变化。
2．负载电阻不变的情况(如图所示)(1)U1不变，n1n2发生变化，U2变化。
(2)R不变，U2变化，I2发生变化。
(3)根据P2＝U22R和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。
3．分析动态问题的步骤3.有一种调压变压器的构造如图所示。
线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压。
图中为交流电流表，为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C、D两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是 (A)A．当R3不变，滑动触头P顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小B．当R3不变，滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小C．当P不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小D．当P不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表的读数变大，电压表的读数变大4.[2017·湖南长沙模拟](多选)如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为定值电阻，开关S 是闭合的。
V 1和V 2为理想电压表，读数分别为U 1和U 2；A 1、A 2和A 3为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3。
现断开S ，U 1数值不变，下列推断中正确的是( BC )A ．U 2变小、I 3变小B ．U 2不变、I 3变大C ．I 1变小、I 2变小D ．I 2变大、I 3变大 考点3 远距离输电(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3。
(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线。
(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线。
(4)输电线上损耗的电功率 P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线。
当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1n2。
5. 某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW ，输出电压为500 V ，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%。
求：(1)村民和村办小企业需要220 V 电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？6. [2014·浙江高考]如图所示为远距离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)A．用户端的电压为I1U1 I2B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I21rD．输电线路上损失的电功率为I1U考点4.几种变压器7.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。
当通以交变电流时，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n1∶n2＝2∶1。
在不接负载的情况下(B)A．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为110 VB．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 VC．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 VD．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为440 V8．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd，为了使电流表能正常工作，则(B)A．ab接MN、cd接PQ，I ab<I cdB．ab接MN、cd接PQ，I ab>I cdC．ab接PQ、cd接MN，I ab<I cdD．ab接PQ、cd接MN，I ab>I cd9.如图所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值U1＝100 V，R0＝40 Ω，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值U2为__200_V，通过电阻R0的电流有效值为__5__A。
10.如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1＝3300 V，副线圈的输出电压U2＝220 V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U0＝2 V，则(1)原、副线圈的匝数各是多少？(2)当S断开时，A2的示数I2＝5 A，那么A1的示数是多少？(3)当S闭合时，A2的示数将如何变化？A1的示数将如何变化？答案(1)1650匝110匝(2)0.33 A(3)A1、A2的示数都增大板块三限时规范特训一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。
其中1～6为单选，7～10为多选)1．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V，6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。
当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是(D)A．120 V,0.10 AB．240 V,0.025 AC．120 V,0.05 AD．240 V,0.05 A2．如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为：u＝2202sin100πt(V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V22 W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。
除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是(B)A．变压器原、副线圈匝数比为102∶1B．电流表示数为1 AC．电流表示数为10 AD．副线圈中电流的频率为5 Hz3.[2017·四川广元二模]一理想降压变压器原、副线圈匝数比为k，原线圈与阻值为4R0的电阻串联后，接入有效值为25 V的正弦式交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，当负载电阻的阻值R＝5R0时，理想电压表的示数为5 V。
保持变压器输入电流不变，现将负载电阻的阻值增大到R′＝11R0，此时输入电压有效值为U′，则(C)A．k＝256，U＝49 VB．k＝256，U＝48 VC．k＝4，U＝49 VD．k＝4，U＝48 V4．[2017·安徽十校联考]在图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1。
a、b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R＝10 Ω，则下列说法正确的是(C) A．电压表示数为4.5 V B．电压表示数为0C．电流表示数为0.9 A D．电路消耗功率为16.2 W 5.[2017·福建宁德质检]如图所示，理想变压器的副线圈接有一规格为“44 V44 W”的灯泡和线圈电阻r＝1 Ω的电动机，原线圈接u＝2202sin100πt V的正弦式交变电流后灯泡和电动机都正常工作，且原线圈中理想交流电流表的示数为1 A，则下列说法正确的是(D)A．理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1B．电动机的输出功率为176 WC．电动机的热功率为6 WD．若电动机被卡住，灯泡仍正常工作，则电流表的示数变为9 A6．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(D)A．用户用电器上交流电的频率是100 HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC．输电线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7．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R＝10 Ω。
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 (AC)A．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，t＝0.01 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 Hz8．在远距离送电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是 (BD)A．P′＝U2SρL B．P′＝P2ρLU2SC．P用＝P－U2SρL D．P用＝P⎝⎛⎭⎪⎫1－PρLU2S二、非选择题9．发电机输出电压为1.0×103V的交变电流，现在通过一个变压比为1∶4的变压器升压，再通过总电阻为1.0 Ω的输电线路向某地输电，在输送的电功率为800 kW的情况下(设变压器为理想变压器)。
求：(1)升压变压器的副线圈两端电压为多大？(2)输电线上通过的电流为多大？(3)输电线上造成的电压损失为多少？(4)输电线上损失的电功率占输电总功率的百分比为多少？答案(1)4×103 V(2)200 A(3)200 V(4)5%10．某水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。
通过升压变压器升高电压向远处输电，输电线总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。
要求在输电线上损失的功率控制为5 kW(即用户得到的功率为95 kW。
)请你设计两个变压器的匝数比。