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；
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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。