第13章　第70讲　变压器　远距离输电 课件---2027高考一轮总复习物理

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第70讲　变压器　远距离输电
提能训练　练案[70]
考点一　理想变压器的原理及应用
1．变压器的构造和原理(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。
3．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：___________。(2)电压关系：①有一个副线圈时__________。
②有多个副线圈时，由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn，输出决定输入。(4)频率关系：f1＝f2，变压器不改变交变电流的频率。说明：理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。
易 错 辨 析1．变压器可以改变直流电的电压和电流。(　 　)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．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。(　 　)4．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。(　 　)
　(多选)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
　(2025·福建卷·2题)某理想变压器如图甲，原副线圈匝数比4∶1，输入电压随时间的变化图像如图乙，R1的阻值为R2的2倍，则(　　)A．交流电的周期为2.5 sB．电压表示数为12 VC．副线圈干路的电流为R1电流的2倍D．原副线圈功率之比为4∶1[答案]　B
跟 踪 训 练1．如图所示电路中，理想变压器原线圈接输出电压有效值恒为220 V、频率为50 Hz的交流电源，且原、副线圈匝数相等。已知D1、D2均为理想二极管(正向导通时电阻为零，反向截止时电阻无限大)，RL为定值电阻，连接b端的导线位于副线圈中点，则(　　)A．流经RL的电流方向始终为a→bB．RL两端的电压有效值为220 VC．RL两端的电压有效值为440 VD．RL两端的电压变化周期为0.04 s
　(多选)(2025·云南卷·8题)电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为n1，输入电压U1＝1.1 kV；两副线圈的匝数分别为n2和n3，输出电压U2＝U3＝220 V。当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为7.0 kW和3.5 kW，下列说法正确的是(　　)A．n1∶n2＝5∶1B．n1∶n3＝1∶5C．变压器的输入功率为10.5 kWD．两副线圈输出电压最大值均为220 V
　(2025·湖南卷·6题)如图，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是(　　)A．S与a相连，灯泡的电功率最大
考点二　理想变压器的动态分析
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)(2026·天津南开区联考)如图所示，b是理想变压器原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表。若保持原线圈c、d两端所加的交流电压u1不变，则(　　)A．单刀双掷开关连接a，滑动变阻器触头P向上移动，电压表示数变小B．单刀双掷开关连接a，滑动变阻器触头P向上移动，原线圈输入功率变小C．当单刀双掷开关由a扳向b时，变压器的输出功率变小D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电流表的示数变大
[规律方法]　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2．(多选)(2024·全国甲卷·6题)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
[答案]　AC[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。
考点三　两种特殊的变压器模型
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。
　如图甲所示为一可调自耦式理想变压器。A、B间线圈加上如图乙所示的正弦式交变电压，P为可调触头，B、P间接有一理想交流电流表和滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω)，Q为滑动变阻器的滑动触头。现将P、Q分别调至线圈和滑动变阻器R的正中央，则(　　)A．电流表示数为2.0 AB．流过R的交流电的频率为100 HzC．若保持Q位置不动，将P顺时针转动少许，则电流表示数变大，变压器输出功率变大D．若保持P位置不动，将Q向上移动少许，则电流表示数变大，变压器输出功率变大
变压器输出功率减小，故C错误；若保持P位置不动，根据变压器电压与匝数关系可知，B、P间电压不变，将Q向上移动少许，则滑动变阻器接入电路电阻变小，可知电流表示数变大，变压器输出功率也变大，故D正确。故选D。
　如图所示，T1、T2是测量高压交流电的两种互感器(均视为理想变压器)，假设T1、T2都接在交流高压输电线的前端，T1原、副线圈的匝数之比为n－1，T2原、副线圈的匝数之比为n，电表a的示数与电表b的示数乘积为N，则下列说法正确的是(　　)A．T1是电压互感器，且为升压变压器B．T2是电流互感器，且为降压变压器C．若a的示数为M，则交流高压输电线的输送电流为n－1MD．交流高压输电线的输送功率为n2N
1．高压输电线路的电压损失和功率损失如图所示，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。(1)输出电流
(2)电压损失①ΔU＝U－U′；②ΔU＝_____。(3)功率损失①ΔP＝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___________。
2．远距离输电问题(1)理清输电电路图的三个回路(如图)①在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1。②在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝IR线。③在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户。
(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
易 错 辨 析1．输电线损失功率P损＝U送I线，其中U送是送电电压，I线是输电线电流强度。(　 　)
3．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。(　 　)
A．直流输电导线中的电流为250 AB．直流输电导线总阻值不超过16 ΩC．家用交流电的电压最大值为220 V，频率为50 HzD．配电房中变压器原、副线圈中电流比为11∶500
2．(多选)某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到550 kV后再输电。若输电的电功率都是P，输电线路的电阻均为R，则下列说法中正确的是(　　)
3．图甲是医用红外理疗灯，图乙是其内部电路结构示意图，自耦变压器可视为理想变压器，其抽头P与M、N点间的线圈匝数分别为n1和n2(n1