變壓器、電能的輸送

素養(yǎng)目標(biāo)1.理解理想變壓器的工作原理——互感.(物理觀念)2.認(rèn)識(shí)理想變壓器的功

率關(guān)系、電壓關(guān)系、電流關(guān)系.(物理觀念)3.理解遠(yuǎn)距離輸電的原理.(物理觀念)4.掌握理

想變壓器的動(dòng)態(tài)分析方法.(科學(xué)思維)5.利用能量守恒定律解決遠(yuǎn)距離輸電中的問(wèn)題.(科

學(xué)思維)

理清教材''強(qiáng)基固本基礎(chǔ)梳理通教方

1必備知識(shí)

一、理想變壓器

1.構(gòu)造和原理

(1)構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的.

2.基本關(guān)系式

(1)功率關(guān)系：P入=「巾

⑵電壓關(guān)系：叢

n\m

有多個(gè)副線圈時(shí)：■=3三9三

〃［生出

(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)：右=強(qiáng).

hm

由尸入=產(chǎn)出及尸推出有多個(gè)副線圈時(shí)，U2S/i+SP+…+

3.幾種常用的變壓器

(1)自耦變壓器—調(diào)壓變壓器.

電壓互感器：把高電壓變成低電壓.

(2)互感器

電流互感器：把大電流變成小電流.

I%

直xd

觀

情xm

〃2

境

電壓互感器電流互感器

二、遠(yuǎn)距離輸電

1.輸電過(guò)程（如圖所示）

2.電壓損失

（1）AU=U-。.

（2）\U=IR.

3.功率損失

（1）\P=P-P'.

2自主速測(cè)

1.思維辨析

（1）理想變壓器的基本關(guān)系式中，電壓和電流均為有效值.（）

（2）變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率.（）

（3）正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開(kāi)時(shí)，副線圈兩端無(wú)電壓.（）

（4）變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí)，原線圈輸入的電流隨之減小.（）

（5）增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過(guò)程中的電能損失.（）

2.有些機(jī)床為了安全，照明電燈用的電壓是36V,這個(gè)電壓是把380V的電壓降壓后

得到的.如果變壓器的原線圈是1140匝，副線圈是（）

A.1081匝B.1800匝

C.108匝D.8010匝

3.（2020?江蘇卷）電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示.其

原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上.則電流互感器（）

A.是一種降壓變壓器

B.能測(cè)量直流電路的電流

C.原、副線圈電流的頻率不同

D.副線圈的電流小于原線圈的電流

重難考點(diǎn)‘全線突破考點(diǎn)研究?清障區(qū)

考點(diǎn),理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用

1核心歸納

理想變壓器沒(méi)有能量損失（銅損、鐵損），沒(méi)有磁通量損失（磁通量全部集中在鐵芯中）

功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率尸入=產(chǎn)出

原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，公式：U1='11,與負(fù)載、副線圈的多少

電壓關(guān)系U1〃2

無(wú)關(guān)

基本

（1）只有一個(gè)副線圈時(shí)：打=四.

關(guān)系hn\

電流關(guān)系

（2）有多個(gè)副線圈時(shí)：由尸入=尸出，得/iUi=/2S+/3S+…+/〃，或力小

=/2"2+/3〃3+…+/〃〃〃

頻率關(guān)系力=力（變壓器不改變交流電的頻率）

電壓副線圈電壓U1由原線圈電壓和原、副線圈匝數(shù)比決定

制約

關(guān)系功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定

電流原線圈電流由副線圈電流/2和原、副線圈匝數(shù)比決定

典例1（2022?山東卷）如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30

V電壓，匝數(shù)為"1的原線圈中電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系為“=UmCOS（1007tf）,單匝線圈繞過(guò)鐵

芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為91丫，將阻值為12。的電阻R接在3C兩端時(shí)，功率

為12W,下列說(shuō)法正確的是（）

變壓器原、副線

圈磁通量變化率

相同，單匝線圈

電壓相同.

A."1為1100匝，Um為220V

B.5c間線圈匝數(shù)為120匝，流過(guò)R的電流為1.4A

C.若將A接在N3兩端，兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.若將A接在NC兩端，流過(guò)A的電流為2.5A,周期為0.02s

2多維專(zhuān)訓(xùn)

1.［對(duì)變壓器基本關(guān)系的理解］理想環(huán)形變壓器示意圖如圖甲所示，原線圈兩端的電壓

隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，Um=220\2V,副線圈接一“12V22W”的電燈，恰

好正常發(fā)光，圖中電表均為理想交流電表.下列說(shuō)法正確的是（）

甲

A.原、副線圈的磁通量變化率之比為55：3

B.電流表的讀數(shù)為0.1A

C.f=5xl0-3s時(shí)，電壓表示數(shù)為零

D.若將電壓表改為非理想電表，電流表示數(shù)會(huì)變小

2.［原線圈含用電器的變壓器的應(yīng)用］一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R、

出和%的阻值分別為1。、3。和24。，U為正弦式交流恒壓電源.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)和S閉

合時(shí)，連接在副線圈的負(fù)載電阻消耗的電功率相等.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為（）

—

S

A.1：2B.1：3C.1：4D.1：5

2

1核心歸納

i.匝數(shù)比不變，負(fù)載變化情況的分析思路：

①U1不變，根據(jù)，=:,輸入電壓口決定輸出電壓S,可以得出不論負(fù)載電阻/?如

何變化，不變.

②當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，/2變化引起P2變化，根據(jù)P1=P2,可以判斷Pl的變化.

③/2變化，根據(jù)輸出電通或決定輸△電遮/，可以判斷力的變化.

2.負(fù)載電阻不變，匝數(shù)比變化情況的分析思路：

七人

強(qiáng)改變，負(fù)載R不變

①一不變，.發(fā)生變化，S變化.

②A不變，S變化，/2發(fā)生變化.

③根據(jù)Pl=/和Pl=P2,可以判斷尸2變化時(shí)，，發(fā)生變化，S不變，八發(fā)生變化.

典例2如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓“=Umsinst,副線圈電路中心為定值

電阻，衣是滑動(dòng)變阻器，V1和V2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和S表示；A1和A2

是理想交流電流表,示數(shù)分別用和，2表示，變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為"1和”2.下列

說(shuō)法正確的是（）

B

hm

C.滑片尸向下滑動(dòng)過(guò)程中，S不變、/1變大

D.滑片尸向下滑動(dòng)過(guò)程中，S變小、4變小

2多維專(zhuān)訓(xùn)

1.［自耦變壓器動(dòng)態(tài)分析］（多選）如圖甲所示為一可調(diào)自耦式理想變壓器.也8間線圈加

上如圖乙所示的正弦式交流電壓，尸為可調(diào)觸頭，3尸間接有一理想交流電流表和滑動(dòng)變阻

器K（最大阻值為100Q）,。為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭.現(xiàn)將P、。分別調(diào)至N5線圈和滑

動(dòng)變阻器A的正中央，貝!!（

A.電流表示數(shù)為2.2A

B.流過(guò)/?的交流電的頻率為100Hz

C.若保持。位置不動(dòng)，將尸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)少許，則電流表示數(shù)變大，變壓器輸出功率

變大

D.若保持P位置不動(dòng)，將。向上移動(dòng)少許，則電流表示數(shù)變大，變壓器輸出功率變

大

2.［應(yīng)用等效法分析變壓器問(wèn)題］（多選）如圖所示，滑動(dòng)觸頭N與理想變壓器的副線圈

接觸，M、馬均為滑動(dòng)變阻器，變壓器輸入正弦交變電流.下列操作中，一定可使燈泡變

亮的是（）

A.僅提高輸入電壓

B.僅將R的滑片左移

C.僅將此的滑片上移

D.僅將觸頭N下移

3

1核心歸納

1.明確三個(gè)回路

回路1：/1=/輸入，U1=U輸2P1=UJ1.

回路2：，2=/R=/3,02=S+AU,P2=U+AP.

回路3：/<=/輸巾,1}4=1}蛤［巾,尸4=04/4.

2.抓住兩個(gè)聯(lián)系

(1)理想升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2,由變壓器原理可得：4=&,Pi=

U2nihny

Pl-

(2)理想降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3,由變壓器原理可得：口=空,上=&,斐3=

U_4-4〃"一3

3.掌握兩種損耗

(1)電壓損耗：輸電線上的電阻分壓導(dǎo)致的電壓損耗，絨三。二&三心.

\TJ2

(2)功率損耗：輸電線上的電阻發(fā)熱導(dǎo)致的功率損耗，XP=P2—P3=&R維=--------

典例3(2023?山東卷)某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓。i=250V,

輸出功率為500kW.降壓變壓器的匝數(shù)比/:"4=50：1,輸電線總電阻A=62.5C.其余線

路電阻不計(jì)，用戶端電壓。4=220V,功率為88kW,所有變壓器均為理想變壓器.下列說(shuō)

法正確的是()

A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368A

B.輸電線上損失的功率為4.8kW

C.輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kW

D.升壓變壓器的匝數(shù)比"1："2=1:44

2多維專(zhuān)訓(xùn)

1.［遠(yuǎn)距離輸電的動(dòng)態(tài)分析］交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓為。，采用圖示理想變壓器輸電,

升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為陰，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為〃.現(xiàn)輸電距離增大,

輸電線電阻『隨之增大，若要保證負(fù)載仍能正常工作，下列做法可行的是()

交

流

發(fā)

負(fù)載

電

機(jī)

升壓變壓器降壓變壓器

A.增大/?B.減小m

C.增大〃D.減小。

2.［高壓輸電與低壓輸電的比較］（多選）某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠(yuǎn)距離輸電.圖中

交流電源電壓為6V,定值電阻RI=J?2=20。，小燈泡LI、L2的規(guī)格均為“6V1.8W”，

理想變壓器Ti、T2原副線圈的匝數(shù)比分別為1：3和3：1.分別接通電路I和電路U,兩電路

都穩(wěn)定工作時(shí)（）

交流電源

A.Li與L2一樣亮

B.L2比Li更亮

C.R上消耗的功率比出的大

D.R上消耗的功率比夫2的小

考點(diǎn).探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

1核心歸納

1.實(shí)驗(yàn)器材

可拆變壓器（如圖所示）、低壓交流電源、多用電表、導(dǎo)線若干、開(kāi)關(guān).

2.探究變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系

（1）保持原線圈匝數(shù)不變，多次改變副線圈匝數(shù)，用多用電表交流電壓擋測(cè)出原、副線

圈兩端電壓，記錄到表格中.

（2）保持副線圈匝數(shù)不變，多次改變?cè)€圈匝數(shù)，用多用電表交流電壓擋測(cè)出原、副線

圈兩端電壓，記錄到表格中.

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

(1)當(dāng)原線圈兩端的電壓和匝數(shù)不變時(shí)，副線圈的匝數(shù)越多，副線圈兩端的電壓越大；

當(dāng)副線圈的匝數(shù)和原線圈兩端的電壓不變時(shí)，原線圈的匝數(shù)越多，副線圈兩端的電壓越小.

(2)變壓器原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)成正比.

4.誤差分析

(1)由于漏磁，通過(guò)原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴(yán)格相等造成誤差.

(2)原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗(銅損)，造成誤差.

(3)鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流，造成誤差.

(4)多用電表的讀數(shù)存在誤差.

2多維專(zhuān)訓(xùn)

1.［教材原型實(shí)驗(yàn)］某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系，提供的實(shí)驗(yàn)

器材有：學(xué)生電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導(dǎo)線.

可移動(dòng)鐵芯

如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)原理圖，在原線圈N、5兩端加上電壓，用電壓表分別測(cè)量原、副線

圈兩端的電壓，測(cè)量數(shù)據(jù)如表所示:

實(shí)驗(yàn)原線圈匝數(shù)〃i=400副線圈匝數(shù)“2=200副線圈匝數(shù)M3=1400

序號(hào)原線圈兩端電壓Ui(V)副線圈兩端電壓r2(v)副線圈兩端電壓S(V)

15.82.920.3

28.04.028.0

312.66.244.1

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)在圖乙中，應(yīng)將4、5分別與(填”、/或“c、產(chǎn))連接.

(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電

壓之比等于.

(3)在實(shí)驗(yàn)序號(hào)為2的測(cè)量中，若把圖丙中的可移動(dòng)鐵芯取走，副線圈匝數(shù)"2=200,則

副線圈兩端電壓(填正確答案標(biāo)號(hào)).

A.一定小于4.0V

B.一定等于4.0V

C.一定大于4.0V

2.［實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新］為探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系，張明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)

驗(yàn)電路，操作步驟如下：

學(xué)生電源

oO

A.將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟；

B.將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈，接

上小燈泡；

C.閉合電源開(kāi)關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓；

D.將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上.

(1)以上操作的合理順序是(填步驟前的字母代號(hào)).

(2)在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)原線圈匝數(shù)"1=1600,副線圈匝數(shù)"2=400時(shí)，若原線圈兩端電壓為

8V,則副線圈兩端電壓為2V；原、副線圈對(duì)調(diào)后，原線圈兩端電壓為3V,副線圈兩端電

壓為12V,那么可初步確定，變壓器原、副線圈的電壓。1、。2與原、副線圈匝數(shù)“1、?2

的關(guān)系是(填寫(xiě)字母關(guān)系式).

課題研究,提升能力學(xué)科素養(yǎng)微專(zhuān)題

課題研究三種特殊的變壓器

類(lèi)型L自耦變壓器

自耦變壓器(又稱(chēng)調(diào)壓器),它只有一個(gè)線圈，其中的一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電

源接不同的端點(diǎn)時(shí)，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用,如

圖所示.

典例1（多選）如圖所示，理想自耦變壓器線圈均勻繞在圓環(huán)形鐵芯上，"、分為線圈的

始端和末端.P1為線圈的滑動(dòng)觸頭，調(diào)節(jié)P1可以改變從C間線圈的匝數(shù).a、b兩端接電

壓穩(wěn)定的交流電源；指示燈L與一小段線圈并聯(lián)；從C間接入滑動(dòng)變阻器r調(diào)節(jié)尸2可以

改變A接入電路的阻值.開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài)，電壓表為理想交流電表，下列說(shuō)法正確的

有（）

B.若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,指示燈L將熄滅

C.僅順時(shí)針滑動(dòng)馬，電壓表示數(shù)變大

D.僅順時(shí)針滑動(dòng)Pi,a、。端輸入功率變小

類(lèi)型n.互感器

互感器電壓互感器電流互感器

原理圖

原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交流電路中

副線圈的連接連接電壓表連接電流表

互感器的作用將大電流變成小Ji流

利用的公式Ui=ai

Ul”2

典例2（2024?遼寧沈陽(yáng)聯(lián)考）如圖所示，Ti、T2是監(jiān)測(cè)交流高壓輸電參數(shù)的互感器，其

中。、b是交流電壓表或交流電流表.若高壓輸電線間的電壓為220kV,乃的原、副線圈匝

數(shù)比為1：100,交流電壓表的示數(shù)為100V,交流電流表的示數(shù)為1A,貝（1（）

交流高壓輸電線

電壓互感器,

電流互感器，T、本質(zhì)為降壓

本質(zhì)為升壓變壓器.

變壓器.

b

___

A.5是交流電壓表

B.北的原、副線圈匝數(shù)比為100：1

C.高壓線路輸送的電流為1A

D.高壓線路輸送的電功率為220kW

類(lèi)型m.多個(gè)副線圈變壓器

計(jì)算具有兩個(gè)（或兩個(gè)以上）副線圈的變壓器問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意三個(gè)關(guān)系：

（1）電壓關(guān)系：口三三5三R.

MJ?2?3

（2）電流關(guān)系：3&工5必士^必士

（3）功率關(guān)系：尸產(chǎn)P2+P3+….

典例3（2021?河北卷）侈選）如圖所示，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為22、寬為L(zhǎng),匝數(shù)為N,

放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為5的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為“°、〃1和

“2,兩個(gè)副線圈分別接有電阻以和凡.當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀

數(shù)為/.不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是（）

Cpco

s

s

i

s

z

s

A.通過(guò)電阻j的電流為皿

ni

B.電阻此兩端的電壓為7/2奧1

n\

c.如與小的比值為為絲辿

IRi

八4fMg田缶△ZNBL7coIm+ni

D.發(fā)電機(jī)的功率為-------------------

no

答案及解析

理清教材'強(qiáng)基固本基礎(chǔ)梳理?通教市

1.思維辨析

（1）理想變壓器的基本關(guān)系式中，電壓和電流均為有效值.N）

（2）變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率.（X）

（3）正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開(kāi)時(shí)，副線圈兩端無(wú)電壓.（x）

（4）變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí)，原線圈輸入的電流隨之減小.（x）

（5）增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過(guò)程中的電能損失.（力

2.有些機(jī)床為了安全，照明電燈用的電壓是36V,這個(gè)電壓是把380V的電壓降壓后

得到的.如果變壓器的原線圈是1140匝，副線圈是（）

A.1081匝B.1800匝

C.108匝D.8010匝

答案：C

3.（2020?江蘇卷）電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示.其

原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上.則電流互感器（）

A.是一種降壓變壓器

B.能測(cè)量直流電路的電流

C.原、副線圈電流的頻率不同

D.副線圈的電流小于原線圈的電流

解析：原線圈匝數(shù)較少，電流互感器是一種降電流的變壓器，副線圈的電流小于原線

圈的電流，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確.電流互感器的工作原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，

只可以測(cè)量交變電流，B選項(xiàng)錯(cuò)誤.電流互感器不會(huì)改變電流的頻率，只改變電流的大小，

故原、副線圈電流的頻率相同，C選項(xiàng)錯(cuò)誤.

答案：D

考點(diǎn)1理想變壓量基本關(guān)系的應(yīng)用

典例1（2022?山東卷）如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30

V電壓，匝數(shù)為"1的原線圈中電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系為“=l/mCOS（1006）,單匝線圈繞過(guò)鐵

芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為91丫，將阻值為12。的電阻R接在5c兩端時(shí)，功率

為12W,下列說(shuō)法正確的是（）

變壓器原、副線

圈磁通量變化率

相同，單匝線圈

電壓相同.

A."1為1100匝，Um為220V

B.5c間線圈匝數(shù)為120匝，流過(guò)A的電流為1.4A

C.若將&接在N3兩端，A兩端的電壓為18V,頻率為100Hz

D.若將&接在NC兩端，流過(guò)火的電流為2.5A,周期為0.02s

解析：由題意可知，變壓器輸入的是正弦式交流電，又因?yàn)檩斎腚妷簽?20V,所以

Um為220啦V,根據(jù)理想變壓器中電壓與匝數(shù)成正比可得消解得"】=2200,故A

錯(cuò)誤；根據(jù)功率尸=￡,解得8、C間電壓為12V,根據(jù)理想變壓器中電壓與匝數(shù)成正比

可得盧=可，即解得〃BC=120,再由歐姆定律可得"=絳=優(yōu)=1.0A,

UBCttBC12VIIBCR12￡1

故B錯(cuò)誤；因?yàn)椤╟=12V,結(jié)合題意分析得，A,3兩端的電壓為18V,A,C兩端的電

壓為30V,若將A接在4、3兩端，則A兩端的電壓為18V,由交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式可

得，頻率/=3=50Hz,故C錯(cuò)誤；若將A接在4、C兩端，則以=上1c=30V,根據(jù)歐

2n

姆定律得，流過(guò)A的電流/、="=30V=2.5A,周期7=1=0.02s,故D正確.故選D.

R12Qf

2多維專(zhuān)切

1.［對(duì)變壓器基本關(guān)系的理解］理想環(huán)形變壓器示意圖如圖甲所示，原線圈兩端的電壓

隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，Um=22（h/2V,副線圈接一“12V22W”的電燈，恰

好正常發(fā)光，圖中電表均為理想交流電表.下列說(shuō)法正確的是（）

A.原、副線圈的磁通量變化率之比為55：3

B.電流表的讀數(shù)為0.1A

C.f=5xio-3s時(shí)，電壓表示數(shù)為零

D.若將電壓表改為非理想電表，電流表示數(shù)會(huì)變小

解析：理想變壓器中，通過(guò)原、副線圈的磁通量始終相等，故磁通量變化率相同，A

錯(cuò)誤；由題圖乙可知輸入電壓的有效值Ui=萬(wàn)一220V,理想變壓器輸入功率等于輸出功

率，故電流表示數(shù)/i=§=0.1A,B正確；電壓表測(cè)量交流電的有效值，燈泡正常發(fā)光,

Ui

故電壓表示數(shù)為12V,C錯(cuò)誤；若電壓表為非理想電表，則副線圈輸出功率增加，從而導(dǎo)

致原線圈輸入功率增加，故電流表示數(shù)會(huì)變大，D錯(cuò)誤.

答案：B

2.［原線圈含用電器的變壓器的應(yīng)用］一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R、

處和心的阻值分別為1Q、3。和24。，。為正弦式交流恒壓電源.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)和S閉

合時(shí)，連接在副線圈的負(fù)載電阻消耗的電功率相等.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為（）

解析：設(shè)接在副線圈的負(fù)載電阻為R變壓器原、副線圈匝數(shù)比為A,則寶

=A，解得=R-----,連接在副線圈的負(fù)載電阻消耗的電功率尸=百尺=14十＞/?=

l+kR

k

U2_

丁，由題意可知當(dāng)R=Rz=3Q與當(dāng)R=R+RJ=27。時(shí)負(fù)載電阻消耗功率相等,

字+解/?+2Kl2

k2R

則工+3公+2=1；+27公+2,解得"=1，即可："2=1：3,B正確.

3k227A23

【一題多解】設(shè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為必將變壓器及副線圈電路中的電阻等效為

R',貝?。荨?爐火，故當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合和S斷開(kāi)時(shí)，等效電阻分別為”2=A2&和火，23=42（&+

心）,將電阻以視為電源的內(nèi)阻，由連接在副線圈的負(fù)載電阻消耗的電功率相等可知

=R彳，解得左=L即"1："2=1：3,B正確.

3

答案：B

考點(diǎn)2變壓器電路動(dòng)態(tài)分析

典例2如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓“=Umsinst,副線圈電路中心為定值

電阻，衣是滑動(dòng)變阻器，M和V2是理想交流電壓表,示數(shù)分別用5和S表示；Ai和Az

是理想交流電源表，示數(shù)分別用和A表示，變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為“1和”2.下列

說(shuō)法正確的是（）

C.滑片尸向下滑動(dòng)過(guò)程中，。2不變、變大

D.滑片產(chǎn)向下滑動(dòng)過(guò)程中，。2變小、變小

解析：由題圖可知，原、副線圈兩端電壓滿足電壓之比為匝數(shù)之比，而。2不是副線圈

兩端電壓，為變阻器兩端電壓，即^故A錯(cuò)誤；/1和/2是原、副線圈電路中電流，滿

足4=這，故B正確；滑片尸向下滑動(dòng)過(guò)程中，變阻器接入電路電阻減小，所以副線圈所在

hnX

回路電流/2變大，則由4=也可知，/1變大，又因?yàn)閁1不變，則副線圈兩端電壓不變，定

hm

值電阻兩端電壓增大，所以S變小，故C、D錯(cuò)誤.故選B.

2多維專(zhuān)訓(xùn)

1.［自耦變壓器動(dòng)態(tài)分析］（多選）如圖甲所示為一可調(diào)自耦式理想變壓器.N5間線圈加

上如圖乙所示的正弦式交流電壓，尸為可調(diào)觸頭，3尸間接有一理想交流電流表和滑動(dòng)變阻

器陽(yáng)最大阻值為100。），。為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭.現(xiàn)將尸、。分別調(diào)至N3線圈和滑

動(dòng)變阻器A的正中央，貝！］（）

A.電流表示數(shù)為2.2A

B.流過(guò)A的交流電的頻率為100Hz

C.若保持。位置不動(dòng)，將尸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)少許，則電流表示數(shù)變大，變壓器輸出功率

變大

D.若保持尸位置不動(dòng)，將。向上移動(dòng)少許，則電流表示數(shù)變大，變壓器輸出功率變

大

解析：由題圖甲可知，原線圈為N5部分，副線圈為尸5部分；由題圖乙可知原線圈電

壓為220V,電流表示數(shù)為有效值，開(kāi)始P、。均在中央位置，則副線圈電壓為5=這。1

n\

=110V,滑動(dòng)變阻器接入阻值為50Q,則電流表示數(shù)為,2=6=2.2A,故A正確；變壓

R

器不改變交流電頻率，故頻率保持50Hz不變，B錯(cuò)誤；若保持。位置不動(dòng)，將P順時(shí)針

轉(zhuǎn)動(dòng)少許，則S減小，電阻不變，副線圈電流減小，輸出功率減小，故C錯(cuò)誤；若保持產(chǎn)

位置不動(dòng)，將。向上移動(dòng)少許，則S不變，A變小，副線圈電流變大，輸出功率變大，D

項(xiàng)正確.

答案：AD

2.［應(yīng)用等效法分析變壓器問(wèn)題］（多選）如圖所示，滑動(dòng)觸頭N與理想變壓器的副線圈

接觸，M、馬均為滑動(dòng)變阻器，變壓器輸入正弦交變電流.下列操作中，一定可使燈泡變

亮的是（）

A.僅提高輸入電壓

B.僅將R的滑片左移

C.僅將&的滑片上移

D.僅將觸頭N下移

解析：根據(jù)理想變壓器原副線圈電壓、電流與匝數(shù)關(guān)系有生=切，將變壓

Uim

器的副線圈與電阻“燈泡看作-個(gè)整體，則該整體的等效電阻為5也給

h12n2

=舄2（比+電）,設(shè)電源輸入的正弦交變電流的電壓有效值為Uo,則有人=一僅提

R^+Rx

高輸入電壓UO,原線圈電流/1增大，根據(jù)電流與匝數(shù)的關(guān)系可知，副線圈電流/2增大，即

可使燈泡變亮，A正確；僅將滑動(dòng)變阻器M的滑片左移，則滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值

增大，可知原線圈電流減小，根據(jù)電流與匝數(shù)的關(guān)系可知，副線圈電流A減小，即燈泡

變暗，B錯(cuò)誤；僅將滑動(dòng)變阻器出的滑片上移，則變阻器明接入電路的阻值減小，變壓器

與副線圈電路的等效電阻通減小，則原線圈電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)的關(guān)系可知，副線

圈電流力增大，即可使燈泡變亮，C正確；設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為A,則&=敏比+叢）,

僅將觸頭N下移，A增大，等效電阻&增大，原線圈中的電流入=——1——,則

Ri+k2RL+RI

Uo

副線圈中的電流，2=kl\=，k增大,12不一定增大，燈泡不一定變亮，D

~-~\~kRL+AZ

k

錯(cuò)誤.

答案：AC

考點(diǎn)遠(yuǎn)距離輸電

典例3（2023?山東卷）某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓。i=250V,

輸出功率為500kW.降壓變壓器的匝數(shù)比/:"4=50：1,輸電線總電阻R=62.5。.其余線

路電阻不計(jì)，用戶端電壓M=220V,功率為88kW,所有變壓器均為理想變壓器.下列說(shuō)

法正確的是（）

A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368A

B.輸電線上損失的功率為4.8kW

C.輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kW

D.升壓變壓器的匝數(shù)比"1：〃2=1：44

解析：發(fā)電機(jī)的輸出電壓5=250V,輸出功率為500kW,貝！|有/1='=2、1。3人，A

Ui

錯(cuò)誤；用戶端電壓M=220V,功率為88kW,則有西=區(qū)=儂，P'=Ud?聯(lián)立解得A=

U4h

400A,/3=8A,U3=U000V,則輸電線上損失的功率為尸損=〃?=4kW,且。2=5+/3汽

=11500V,再根據(jù)5=刈，解得生=』，B、D錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器無(wú)功率損失有尸=

Ui〃2〃246

UM+尸儲(chǔ)，代入數(shù)據(jù)有產(chǎn)儲(chǔ)=408kW,C正確.故選C.

2多維專(zhuān)訓(xùn)

1.［遠(yuǎn)距離輸電的動(dòng)態(tài)分析］交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U,采用圖示理想變壓器輸電，

升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為加，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為〃.現(xiàn)輸電距離增大，

輸電線電阻『隨之增大，若要保證負(fù)載仍能正常工作，下列做法可行的是（)

交

流

發(fā)

負(fù)載

電

機(jī)

升壓變壓器降壓變壓器

A.增大mB.減小m

C.增大〃D.減小U

解析：若要保證負(fù)載仍能正常工作，即負(fù)載兩端電壓口、通過(guò)負(fù)載的電流/4均不變,

根據(jù)5=",4=1,在升壓變壓器處有口=，"，在輸電過(guò)程有S=S+/3r,解得必=U—

U4I4nU2mn

”，輸電線電阻『增大，若。4、/4不變，可以減小小，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)上述函數(shù)關(guān)

系，當(dāng)輸電線電阻r增大，增大“不能使S、及不變，C錯(cuò)誤；根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系，當(dāng)輸

電線電阻r增大，若。4、及不變，可以增大U,D錯(cuò)誤.

答案：B

2.［高壓輸電與低壓輸電的比較1（多選）某同學(xué)利用如圖所示電路模擬遠(yuǎn)距離輸電.圖中

交流電源電壓為6V,定值電阻處=處=20。，小燈泡Li、L2的規(guī)格均為“6V1.8W”，

理想變壓器T1、72原副線圈的匝數(shù)比分別為1：3和3：1.分別接通電路I和電路II,兩電路

都穩(wěn)定工作時(shí)（）

A.Li與L2一樣亮

B.L2比Li更亮

C.R上消耗的功率比出的大

D.R上消耗的功率比出的小

解析：若開(kāi)關(guān)接〃端，設(shè)電源電壓為口，理想變壓器71、4的匝數(shù)比為強(qiáng)=蛆=上

m久

用戶電阻為7?負(fù)載，輸電線電阻為R導(dǎo)線，由變壓器工作原理和歐姆定律，升壓變壓器次級(jí)電

=。4

壓U2=kUo,降壓變壓器初級(jí)電壓。3=。2—I1R導(dǎo)線，降壓變壓器次級(jí)電壓U4~~fA=一

kR負(fù)載

Y=k,h=h,可得輸電功率為產(chǎn)輸=5/2=——4——，輸電線上損耗的電功率為「導(dǎo)線

/3R導(dǎo)線負(fù)載

海金九載/導(dǎo)線'用戶得到的電功率為「負(fù)產(chǎn)

?,若開(kāi)關(guān)接ab端，則負(fù)載得到的功率「負(fù)載=--------------R負(fù)載，輸電線上損耗的電功

R導(dǎo)線+A負(fù)載

率為尸'導(dǎo)線=F；R導(dǎo)線，將R導(dǎo)線=尺1=&=20。，R負(fù)載0=20。，k=3

A導(dǎo)線+A負(fù)載2L8

代入可得P負(fù)載〉P'負(fù)載，即Lz比Li更亮；P導(dǎo)線〈尸導(dǎo)線，R上消耗的功率比凡的大.故選B、

C.

答案：BC

考點(diǎn)自』探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

1.［教材原型實(shí)驗(yàn)］某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系，提供的實(shí)驗(yàn)

器材有：學(xué)生電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導(dǎo)線.

如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)原理圖，在原線圈N、5兩端加上電壓，用電壓表分別測(cè)量原、副線

圈兩端的電壓，測(cè)量數(shù)據(jù)如表所示:

實(shí)驗(yàn)原線圈匝數(shù)“1=400副線圈匝數(shù)"2=200副線圈匝數(shù)"3=1400

序號(hào)原線圈兩端電壓Ui(V)副線圈兩端電壓S(V)副線圈兩端電壓S(V)

15.82.920.3

28.04.028.0

312.66.244.1

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)在圖乙中，應(yīng)將4、5分別與(填”、/或“c、嚴(yán))連接.

(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電

壓之比等于.

(3)在實(shí)驗(yàn)序號(hào)為2的測(cè)量中，若把圖丙中的可移動(dòng)鐵芯取走，副線圈匝數(shù)"2=200,則

副線圈兩端電壓(填正確答案標(biāo)號(hào)).

A.一定小于4.0V

B.一定等于4.0V

C.一定大于4.0V

解析：(1)在探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，原線圈兩端應(yīng)接入交變

電流，故應(yīng)將N、5分別與c、4連接.

(2)根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可得，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，2=%2=粗，得出結(jié)論：在實(shí)

UimS%

驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比.

(3)若把題圖丙中的可移動(dòng)鐵芯取走，磁損耗變大，原線圈中磁通量變化率比副線圈磁

通量變化率大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，副線圈兩端電壓一定小于4.0V,故選A.

答案：⑴c、d(2)兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比(3)A

2.［實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新］為探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系，張明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)

驗(yàn)電路，操作步驟如下：

A.將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟；

B.將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈，接

上小燈泡；

C.閉合電源開(kāi)關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓；

D.將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上.

(1)以上操作的合理順序是(填步驟前的字母代號(hào)).

(2)在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)原線圈匝數(shù)“1=1600,副線圈匝數(shù)“2=400時(shí)，若原線圈兩端電壓為

8V,則副線圈兩端電壓為2V；原、副線圈對(duì)調(diào)后，原線圈兩端電壓為3V