2026届高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第69讲理想变压器电能的输送课件

这是一份2026届高考物理一轮总复习第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器第69讲理想变压器电能的输送课件，共57页。PPT课件主要包含了基础梳理·易错辨析，核心考点·重点突破，名师讲坛·素养提升，闭合铁芯，两个线圈，P入＝P出，低电压，小电流，输出电流，I2R等内容，欢迎下载使用。
第69讲　理想变压器　电能的输送
一、理想变压器1．构造和原理(1)构造：如图所示，变压器是由____________和绕在铁芯上的____________组成的。(2)原理：电磁感应的互感现象。
2．基本关系式(1)功率关系：______________。(2)电压关系：①有一个副线圈时__________。
3．电压互感器和电流互感器
(1)电压互感器：把高电压变成__________，如图A所示。(2)电流互感器：把大电流变成__________，如图B所示。
二、电能的输送如图所示，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。
2．电压损失(1)ΔU＝U－U′；(2)ΔU＝________。3．功率损失(1)ΔP＝P－P′＝ΔU·I；
4．减少输电线上电能损失的方法
(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____________。
1．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。(　　)2．理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输入功率总等于输出功率。(　　)3．变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大。(　　)4．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小。(　　)
理想变压器基本关系的应用
(基础考点·自主探究)1．理想变压器的基本特点
2．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。
3．分析变压器电路的两个难点(1)分析原线圈有串联负载的变压器电路问题时要注意：变压器的输入电压不等于电源的电压，而是等于电源电压减去串联负载的电压，即U1＝U源－U串。(2)分析含有二极管的变压器电路问题时要注意：理想二极管具有单向导电性，正弦式交变电流通过二极管后会变成半波直流电流，对应的有效值会发生变化。
【跟踪训练】(变压器的原理)(多选)(2022·湖北卷)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是(　　)
A．接收线圈的输出电压约为8 VB．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
(变压器基本关系的应用)(2024·浙江1月卷)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin 100πt(V)的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是(　　)
(理想变压器原线圈接电阻问题分析)手机无线充电技术越来越普及，如图甲所示是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比n1∶n2＝5∶1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220 V的正弦交流电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为5 V，充电电流为2 A。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是(　　)
A．快速充电时，送电线圈的输入电压U1＝212.5 VB．快速充电时，cd间电压U2＝44 VC．快速充电时，送电线圈的输入功率为10 WD．R的值为187.5 Ω[答案]　A
(含二极管变压器电路问题)(2023·河北卷)除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备，某型除颤仪电路原理如图。某次调试时交流电压表示数为20 V，电容器充电完毕，开关由“1”掷向“2”，放电电流平均值为2.8 A，放电时间约为10－2 s，已知电容器电容为20× 10－5 F。则升压变压器原、副线圈的匝数比约为(　　)A．1∶25B．1∶50C．1∶70D．1∶100
(多个副线圈的变压器电路)(多选)如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是(　　)
(能力考点·深度研析)理想变压器的制约关系1．电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定。2．功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定。3．电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。
(多选)(2024·全国甲卷)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以(　　)A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动
[解析]　保持T不动，变压器的输出电压不变，并联电路两端电压不变，滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，接入电路的电阻减小，由串联电路分压原理可知R1两端的电压增大，R1的热功率增大，A正确；T向b端移动时，变压器副线圈接入电路的匝数减少，变压器的输出电压减小，各电阻两端的电压减小，R1的热功率减小，B错误；T向a端移动时，变压器的输出电压增大，并联电路两端电压增大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则R1两端的电压增大，R1的热功率增大，C正确；T向b端移动时，变压器副线圈接入电路的匝数减少，变压器的输出电压减小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则R1两端的电压减小，R1的热功率减小，D错误。
解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法(1)分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路的欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
【跟踪训练】在如图所示的理想降压变压器电路中，在a、b之间加上电压稳定的交流电源，R1为定值电阻，P为滑动变阻器的滑片，滑动变阻器的总电阻R2>R1，电压表、电流表均为理想交流电表。当滑片P由d端向c端滑动过程中，下列说法正确的是(　　)A．电流表的示数一直变大B．电压表的示数保持不变C．R1的功率一直变大D．R2的功率先增大后减小
(基础考点·自主探究)1．自耦变压器自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图所示。
A．仅将P顺时针旋转到合适位置B．仅将P逆时针旋转到合适位置C．仅将灯泡并联一个阻值为144 Ω的电阻D．仅将灯泡串联一个阻值为144 Ω的电阻
(互感器)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个用来测高压电压，T2接在两根输电线的正中间，T1接在其中一根输电线上。输电线电阻不可忽略，若输电线电阻率相同，发电站端的理想升压变压器副线圈输出电压为U1，输出功率为 22 800 kW，用户端理想降压变压器原线圈两端电压为U2＝220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，T2的原、副线圈匝数比为10 000 ∶1，a的示数为1 A，则下列说法正确的是(　　)
A．U1＝248 kVB．b的示数为22.8 VC．输电线总电阻为40 ΩD．输电效率约为96%
(能力考点·深度研析)1．理清输电电路图的三个回路(如图)
2．升压变压器和降压变压器的基本关系(1)升压变压器基本关系
处理远距离输电问题的一般思维步骤(1)画出远距离输电的示意图，并在图上标出相应物理量。(2)以变压器铁芯为界线区分各个回路。各回路独立，运用串联电路的特点和性质，分析回路中的电压、电流和功率等问题。(3)各回路间通过变压器的匝数比、电压比、电流比和原、副线圈输入功率与输出功率相同的关系相联系。
【跟踪训练】(高压输电电压损失、功率损失的计算)(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(　　)
(远距离输电电路的动态分析问题)(多选)我国能源分布很不均匀，远距离大容量输电有着特别重要的意义。远距离高压交流输电的示意图如图所示，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n，输电线的总电阻为r。U、I分别表示电压表V、电流表A的示数，输入电压U0保持不变。下列说法正确的是(　　)
A．若仅闭合开关S，则U减小B．若仅闭合开关S，则U增大C．仅增大R2，则U减小
等效电阻法分析变压器问题如图(a)所示，我们可以将变压器与负载看为一个整体，等效为一个新的电阻R′，即为a、b间的等效电阻，等效电路图如图(b)所示。
(2024·湖南卷)根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是(　　)
A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4PB．输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0上消耗的功率为4PC．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8PD．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6P[答案]　A