專題28變壓器遠距離輸電

1.知道變壓器的工作原理，掌握變壓器的特點，并能分析、解決實際問題.

2.理解遠距離輸電的原理并會計算線路損失的電壓和功率.

考點一理想變壓器的原理及應(yīng)用

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線圈組成的.

(2)原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象.

2.基本關(guān)系式

(1)功率關(guān)系：。入=尸出.

⑵電壓關(guān)系：口喘

(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時州點.

(4)頻率關(guān)系：/出=/入.

I.理想變壓器的制約關(guān)系

電壓原線圈電壓5和匝數(shù)比決定副線圈電壓5,物=華幼

功率副線圈的輸出功率P由決定原線圈的輸入功率P入，P入=P出

電流副線圈電流/2和匝數(shù)比決定原線圈電流小八=常/2

2.含有多個副線圈的變壓器

計算具有兩個或兩個以上副線圈的變壓器問題時,需注意二個關(guān)系:

電壓關(guān)系:守普衿..=9

n\〃2〃3Hn

功率關(guān)系：。|=。2+。3+尸4+…+P”

電流關(guān)系：〃?A=〃2/2+mh+W4/4+…+nnIn

益典例精新

【典例1](2022?安徽淮北?二模)如圖(?)所示，線圈的匝數(shù)比為3:1,以為阻值隨溫度升高而減小的熱敏

電阻，Q為定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表。原線圈所接電壓〃隨時間，按正弦規(guī)律變化，如

圖（方）所示。下列說法正確的是（）

A.變壓器輸入輸出功率之比為3:1

B.變壓器副線圈輸出的交變電壓的頻率為150Hz

C.若熱敏電阻兄的溫度升高，R/消耗的功率變大

D.若熱敏電阻心的闈度升高,電壓表和電流表示數(shù)均變大

【答案】C

【解析】A.理想變壓器的輸入、輸出功率相等，故A錯誤；

B.由圖力可■知交流電的頻率為

所以副線圈輸出的交變電壓的頻率也為50Hz,故B錯誤；

C.當(dāng)熱敏電阻R,的溫度升高時，由題可知其阻值將減?。凰愿本€圈所在電路的總電阻將減小，電路中

的電流變大，電流表示數(shù)變大；由公式

可知定值電阻R/消耗的功率將變大，故C正確；

D.電阻4的阻值變化不會影響輸入電壓，所以電壓表的示數(shù)不變，故D錯誤。

故選C。

【典例2】（2022?全國?高三課時練習(xí)）如圖甲所示，一理想變壓器給一個小燈泡供電。當(dāng)原線圈輸入如圖乙

所示的交變電壓時，額定功率為10W的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40C,圖中電壓表為理想

電表，下列說法正確的是（）

A.副線圈上交變電流的頻率為100Hz

B.電壓表的示數(shù)為220V

C.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為II：I

D.變壓器的輸入功率為110W

【答案】C

【解析】A.由題圖乙可知

變壓器不改變交變電流的頻率，故副線圈上交變電流的頻率為50Hz,A錯誤；

U=20V

小燈泡恰好正常發(fā)光，則電壓表的示數(shù)為20V,B錯誤；

C正確；

D.小燈泡恰好正常發(fā)光，則變壓器輸出功率為10W,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，可知該

變壓器的輸入功率為low,D錯誤。

故選C。

A.副線圈交變電流的頻率是25HzB.電壓表的示數(shù)為4V

C.滑動變阻器兩端的電壓一直變大D.電流表的示數(shù)一直變小

【答案】B

頻率

變壓器不改變電源的頻率，故副線圈交變電流的頻率是50Hz,故A錯誤；

B.原線圈兩端的輸入電壓有效值為220V,由電壓與匝數(shù)成正比知

所以副線圈兩端電壓為

所以電壓表的示數(shù)為4V,故B正確：

CD.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P從最上端滑到最下端的過程中，電路中的總電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，

變壓器的輸出電流增大，則輸入的電流也是增大，即電流表的示數(shù)變大。定值電阻R兩端的電壓變大，副

線圈兩端電壓不變，所以變阻器兩端電壓變小，故CD錯誤。

故選B。

考點二理想變壓器的動態(tài)分析

1.而數(shù)比不變的分析思路

⑴U］不變，根據(jù)/=中，輸入電壓S決定輸出電壓S，不論負載電阻R如何變化，S不變.

U2〃2

⑵當(dāng)負載電阻發(fā)生變化時，/2變化，輸出電流/2決定輸入電流4,故4發(fā)生變化.

(3)〃變化引起尸2變化，Pl=P2,故Pl發(fā)生變化.

2.負載電阻不變的分析思路

⑴以不變，,發(fā)生變化時，5變化.

(2)R不變，U2變化時，/2發(fā)生變化.

(3)根據(jù)P,=誓，尸，發(fā)生變化，再根據(jù)Pi=B，故Pi變化，P尸UJi,G不變，故人發(fā)生變化.

名典例精新

A.通過R1的電流為8A

C.若向上移動P,電壓表讀數(shù)將變大

D.若向上移動P,變壓器副線圈輸出功率將變大

【答案】B

【解析】AB.理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為1:4,可知原副線圈的電流之比為4:1,設(shè)通過Q的電流為/,

則副線圈電流為0.25/,原線圈電壓

根據(jù)匝數(shù)比可知副線圈電壓為

由歐姆定律知

聯(lián)立.解得

故A錯誤，B正確：

C.若向上移動P,則R3電阻減小，副線圈電流變大，原線圈電流也變大，電阻R/的電壓變大，變壓器原

線圈電壓變小，副線圈電壓變小，故電壓表示數(shù)變小，故C錯誤：

D.變壓器副線圈輸出功率為

若向上移動P，原線圈電流/>16A,故功率P減小，故D錯誤。

故選Bo

【典例5】（2022?吉林吉林?模擬預(yù)測）如圖所示，矩形線圈時〃在勻強磁場中繞垂直磁場方向的O。，軸勻

速轉(zhuǎn)動。線圈時〃的匝數(shù)為N,電阻不計，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1：2,定值電阻R/與R2

的阻值均為R,所用電表均為理想交流電表。當(dāng)線圈Hcd轉(zhuǎn)動的角速度大小為⑴時，電壓表的示數(shù)為U,

貝IJ（）

A.此時電流表的示數(shù)為2

D.當(dāng)線圈加〃轉(zhuǎn)動的角速度大小為2。時，電壓表的示數(shù)為4U

【答案】C

【解析】A.流過副線圈的電流

根據(jù)

可知,電流表的示數(shù)

故A錯誤：

B.變壓器中原線圈的電壓為S,根據(jù)

可知

電阻R分得的電壓

故線圈〃灰4產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為

最大值

故從圖示位置開始計時，線圈abed中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬口寸發(fā)達式為

故B錯誤；

C.根據(jù)

可知

故C正確；

D.根據(jù)

可知，轉(zhuǎn)動角速度加倍,產(chǎn)牛的感應(yīng)電動勢加倍.故電壓表的示數(shù)為2U,故D錯誤.

故選C。

考點三遠距離輸電

如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P,輸電電壓為U,用戶得到的電功率為產(chǎn)，用戶的電壓為輸電電

流為/，輸電線總電阻為R.

1.輸電電流

pu-u

I='U=~R~-

2.電壓損失

⑴AU=U-U'；

(2)\U=IR.

3.功率損失

。讓P=P-P'=AU1

P

(2?尸=尸/?=(5)2/?

4.降低輸電損耗的兩個途徑

⑴減小輸電線的電阻尺由R=p(知，可加大導(dǎo)線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導(dǎo)線.

⑵減小輸電導(dǎo)線中的電流.在輸電功率一定的情況下，根據(jù)P=u/,要減小電流，必須提高輸電電壓.

1蠢方法總結(jié)

I.理清輸電電路圖的三個回路(如圖)

⑴在電源回路中,(發(fā)電機=UJ1=P1.

(2)在輸送回路中，ha，lh=&U+U3,AU=hR汕bP="R姒

(3)在用戶回路中，P4=U74=P用戶.

2.抓住兩組關(guān)聯(lián)式

⑴理想的升壓變壓器聯(lián)系著電源回路和輸送回路，由理想變壓器原理可得：會成，然篙P產(chǎn)P2.

(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系著輸送回路和用戶回路，由理想變壓器原理可得：會=圖，￡=僅，P3=PA.

3.掌握一個守恒觀念

A7/2

功率關(guān)系：戶2=小戶+03，其中AP=AU?/段=/找2?線=方一.

Kat

潴典例精新

用

電

器

A.輸電線路上交流電的頻率為5i)Hz

B.輸電線路上的電流為8()A

C.降壓變壓器的匝數(shù)比為5：1

D.升壓變壓器的原線圈和降壓變壓器的副線圈電流相等

【答案】B

【解析】A.由

可知

則交流電的頻率

變壓器不改變輸電頻率.，A錯誤；

B.遠距離輸電中

根據(jù)公式

可得

B正確；

C.根據(jù)電路中功率公式

則

C錯誤；

D.由于在輸電線上有電能損失

則

D錯誤；

故選B。

【典例7】(2022?北京東城?三模)遠距離輸電線路簡化如圖所示，電廠輸送電功率不變，變壓器均可視為理

想變壓器，圖中標(biāo)示了電壓和電流，其中輸電線總電阻為兄貝?。ǎ?/p>

B.輸電線損失的電功率為年

C.提高輸送電壓U2,則輸電線電流八增大

【答案】D

【脩析】A.根據(jù)變壓器的原理有

B.由于S不是/?兩端的電壓，所以輸電線損失的電功率不是以，故B錯誤；

R

C.因為輸送功率不變，根據(jù)

可知提高輸送電壓S,則輸電線電流/2減小，故C錯誤；

D.因變壓器為理想變壓器，所以有

故D正確。

故選Do

A.若用戶消耗功率減少，則升壓變壓器工輸出電壓4減小

B.若用戶消耗功率增加，則用戶電路兩端電壓/增大

【答案】C

【解析】A.根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律可知

雖然用戶消耗功率減少，但因為必始終不變，所以叨始終不變，故A錯誤；

B.若用戶消耗功率增加，則發(fā)電系統(tǒng)輸出功率一定增大，「原線圈電流//增大，根據(jù)理想變壓器變流規(guī)律

可知副線圈電流上也增大，即輸電電流增大，又因為

并且S不變，所以U3減小，則“減小，故B錯誤；

「副線圈電流，即輸電電流為

輸電線損失的功率為

T2原線圈電壓為

所以降壓變壓器/原、副線圈的匝數(shù)比為

故C正確，D錯誤。

故選C。

仝好題精練

一、單選題

I.0022.江蘇.高三考題練習(xí)）如圖所示，R為用于熱處理的電阻爐,正常工作電壓為交流220V,通電后R

在升溫過程中電阻值增大很多，利用自耦變壓器可使R升溫過程中的熱功率與正常工作時基本相同，通電

后剛開始的一段時間內(nèi)，應(yīng)將變壓器的滑片?（）

8自

2V耦

201變R

?壓

器

A.從。緩慢調(diào)至〃B.從〃緩慢調(diào)至。

C.從力緩慢調(diào)至cD.從c緩慢調(diào)至》

【答案】D

【解析】R的熱功率為

剛開始工作時R溫度較低，阻值較小，其兩端電壓小于正常工作時的電壓，所以開始時滑片應(yīng)位于c。為了

使R升溫過程中的熱功率與正常工作時基本相同，需要逐漸增大其兩端電壓，根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律可知

應(yīng)增大變壓器輸出端匝數(shù)，即從。緩慢調(diào)至〃。

故選D。

2.（2021?重慶南開中學(xué)高三階段練習(xí)）某同學(xué)在實驗室中搭建了如圖所示的模擬遠距離輸電電路，電源為

恒壓電源；「為升壓變壓器，T2為降壓變壓器。開始時電鍵Ki、K?斷開，先閉合電健Ki,則（）

A.電源是直流電源

B.閉合Kz后輸電線上發(fā)熱功率增加

C.閉合K2后升壓變壓器輸出端電壓增大

D.降壓變壓器輸出功率由電源決定

【答案】B

【解析】A.電源必須是交流電源，否則變壓器不能工作，選項A錯誤；

B.閉合K2后，降壓變壓器的次級電流增加，則初級電流增加，輸電線上的電流增加，即輸電線上發(fā)熱功

率增加，選項B正確；

C.升壓變壓器輸出端電壓是由輸入端電壓和匝數(shù)比決定的，則閉合K2后升壓變壓器輸出端電壓不變，選

項c錯誤；

D.降壓變壓器輸出功率由降壓變壓器次級的負載決定的，選項D錯誤。

故選B。

3.（2021.全國.高三專題練習(xí)）特高壓電網(wǎng)是指lOOOkV及以上交流電網(wǎng)或±800kV及以上直流電網(wǎng)。我國

特高壓輸電技術(shù)實現(xiàn)了從''跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。2011年12月16日，世界首條商業(yè)運營的特高壓交流輸

電工程QOOOkV晉東南——南陽——荊門特高壓交流試驗示范T程）在中國正式投產(chǎn)，到現(xiàn)在已經(jīng)安全運

行近十年。下列說法中正確的是（）

A.大小不隨時間變化的電流稱為直流

B.所有交流電的峰值都是其對應(yīng)有效值的&倍

C.理想變壓器輸出的功率大于輸入功率

D.遠距離?輸電采用特高壓的主要H的是降低輸電線路中的損耗

【答案】D

【解析】A.方向不隨時間變化的電流稱為直流，大小不隨時間變化但方向隨時間發(fā)生變化的電流是交流,

A錯誤；

B.正弦式交流電的峰值是有效值的加倍，并不是所有交流電的峰值都是有效值的加倍，B錯誤；

C.理想變壓器沒有能量損失，輸出的功率等于輸入功率，C錯誤；

D.遠距離輸電采用特高壓，可以減小輸電電流，從而降低輸電線路中的損耗，D正確。

故選D。

4.（2022?全國?高三專題練習(xí)）氮化像手機充電器具有體積小、功率大、發(fā)熱量少的特點，圖甲是這種充電

器的核心電路。交流電經(jīng)前端電路和氮化鏡開關(guān)管后，在端獲得如圖乙所示的高頻脈沖直流電，經(jīng)理想

變壓器降壓后在〃端給手機充電，則正常工作時,，變壓器M輸出端（）

A.輸出的電壓也是直流電壓

B.輸出電流的頻率為彳

C,輸出電流的有效值大于他端輸入電流的有效值

D.需將輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡敵龆瞬艜须妷狠敵?/p>

【答案】C

【解析】A.經(jīng)過變壓器輸出的電壓為交流電壓，A錯誤；

B.由乙圖可知周期為T,故輸出電流的頻率為

B錯誤;

C.由于變壓器為降壓變壓器，則輸入電壓有效值大于輸出電壓有效值，根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功

率，可知輸出電流的有效值大于他端愉入電流的有效值，c正確;

D.變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，只要輸入電流的大小發(fā)生變化，產(chǎn)生的磁場就會發(fā)生變化，磁通量就會

發(fā)生變化，輸出端就會有電壓輸出，故不需要將輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡敵龆艘部梢杂须妷狠敵?，D錯

誤；

故選C.

5.（2022?江蘇?南京外國語學(xué)校模擬預(yù)測）圖為理想的可調(diào)式自耦變壓器與負載連接電路，原線圈輸入交流

電的電壓〃確定，閉合電鍵S,電動機M開始工作，此后觀察到燈泡L亮度變暗，則以下說法錯誤的是（）

A.S閉合后電流表讀數(shù)變大B.S閉合后原線圈輸入功率變大

C.S閉合副線圈輸出電壓沒有變化D.要讓L燈達到原來亮度，P滑動頭應(yīng)向上移動

【答案】D

所以S閉合后原線圈輸入功率變大，故B正確，不符合題意；

D.要讓L燈達到原來亮度，就要增大副線圈的輸出電壓，由

可知，要減小原副線圈的匝數(shù)比，P滑動頭應(yīng)向下移動，故D錯誤，符合題意。

故選D..

6.（2022?廣東?模擬預(yù)測）如圖所示，通過可調(diào)自耦變壓器給阻值為及、額定功率為P的電熱器供電，在原

線圈兩端加上正弦交流電壓，此時變壓器原副線圈匝數(shù)比為10：1,閉合電鍵S后，發(fā)現(xiàn)定值電阻的功率只

有0.64P,要使定值電阻能正常工作，應(yīng)（）

A.將滑片尸向上移。使原副線圈匝數(shù)比變?yōu)?2：1

B.將滑片。向上移，使原副線圈匝數(shù)比變?yōu)?5：2

C.將滑片。向下移，使原副線圈匝數(shù)比變?yōu)?：1

D.將滑片P向下移，使原副線圈匝數(shù)比變?yōu)?2：5

【答案】C

故電阻R兩端的電壓為

則

設(shè)調(diào)節(jié)后的原副線圈的匝數(shù)比為“，則電阻我兩端的電壓為4,則

聯(lián)立解得

故選C。

7.（2022?河北?滄縣中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖甲所示，口耦變壓懸的副線圈匝數(shù)可通過滑動觸頭調(diào)節(jié)，R為

標(biāo)稱為“22V,44W”的用電器，原線圈所接電源的電壓如圖乙所示，已知與副線圈相連的輸電線的總電阻為

尸2Q,原、副線圈及與原線圈相連的導(dǎo)線電阻不計，接通電路后，用電器正常工作，則下列說法正確的是

（）

A.變壓器的輸出功率為44W

B.流過原線圈的電流為10A

C.滑動觸頭到最下端的距離為線圈總長的1

D.通過用電器的電流1s改變方向50次

【答案】C

【解析】A.副線圈中電流的有效值為

變壓器的輸出功率為

故A錯誤；

C.變壓器的輸出電壓為

乂由題圖乙可知變壓器原線圈兩端的電壓有效值為

則由電壓與匝數(shù)成正比得原、副線圈的匝數(shù)比為

則滑動觸頭到最下端的距離為線圈總長的1，c正確；

B.由

可知流過原線圈的電流為

B錯誤;

D.由題圖乙可知交變電壓的頻率

又變壓器不改變交變甩流的頻率，則流過用電器的電流1s改變方向100次，故D錯誤。

故選C。

8.12022?寧夏六盤山高級中學(xué)模擬預(yù)測）北京奧運場館的建設(shè)體現(xiàn)了“綠色奧運”的理念。國家體育館“鳥巢”

隱臧著一座年發(fā)電量比較大的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，假設(shè)該發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓恒為25UV,通過埋想受壓

器向遠處輸電，如圖，所用輸電線的總電阻為8Q,升壓變壓器口原、副線圈匝數(shù)比為1：16,卜?列說法正

確的是（）

A.若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為IxlO'W,則輸電線損失的功率為5xlO，W

B.若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為lxlO5W,用戶獲得220V電壓，則降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比為200:11

C.若用戶消耗功率減少，則升壓變壓器Ti輸出電壓S減小

D.若用戶消耗功率增加，則用戶電路兩端電壓口增大

【答案】A

【解析】A.對于該系統(tǒng)輸入輸出功率不變，由于

故原線圈電流為

對于中間線路有

代入數(shù)據(jù),解得

則損失的功率為

A正確；

B.根據(jù)

代入數(shù)據(jù)，解得

由A可知

輸也線的總電阻兩端的電壓為

則

又

即有

B錯誤;

C.由于輸入輸出功率相同，當(dāng)用戶消耗功率減小時，電流減小，但是

不變，則3不變，C錯誤；

D.當(dāng)消耗功率增大時，輸電線電流變大，輸電線的總電阻兩端的電壓變大，S不變，根據(jù)

可知，S變小，又由

可知，a變小，D錯誤。

故選Ao

9.（2022?江蘇?模擬預(yù)測）如圖甲，白鶴灘水電站是世界第二大水電站，共安裝16臺我國自主研制的全球

單機容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機組。2021年6月28口，白鶴灘水電站首批機組投產(chǎn)發(fā)電，用500千

伏特高壓向四川遠距離輸電。在遠距離輸電中，輸電線的電阻是不可忽略的，如圖乙，為白鶴灘水電站輸

電線路原理圖，水電站輸出電壓穩(wěn)定的正弦交流電，升至特高壓U后向四川供電，輸送的總功率為P。用

戶端理想變壓器原副線圈匝數(shù)分別為〃八〃2,R/為輸電線總電阻，上為不斷電用戶電阻（可視為定值電阻），

R為可變用戶電阻（可視為可變電阻）。當(dāng)可變電阻R減小時，電壓表和電流表示數(shù)變化的絕對值分別為^U、

△/，電壓表和電流表均為理想電表，下列說法正確的是（-

【答案】B

【解析】AB.設(shè)用戶端理想變壓器原副線圈兩端電壓分別為U/、th,電流分別為//、h,則根據(jù)理想變壓

器特點

Uih=U2h

Ui：U7=ni：n->

得

對原線圈電路有

由上式可得

故A錯誤，B正確；

故C錯誤；

D.根據(jù)C中分析可知，虛線框所圈部分的等效電阻為/T,則幻，消耗功率為

故D錯誤。

故選B。

B.若電壓表為非理想電表，電壓表的讀數(shù)會變小

【答案】A

【解析】A.原線圈兩端電壓的有效值為

故A正確：

B.電壓表測的是輸出電壓，不會隨外電阻的變化。故B錯誤；

C.照明電燈正常發(fā)光時，電流為

線圈匝數(shù)比為

電流表的讀數(shù)為

故C錯誤；

D.電壓表的示數(shù)為有效值，即為I2V。故D錯誤。

故選Ao

二、填空題

11.（2021.全國?高三專題練習(xí)）如圖所示，理想變壓器的原。副線圈匝數(shù)之比為〃/：772=4:1,原線圈回路

中的電阻A與副線圈回路中的負載電阻B的阻值相等。〃、〃端加一交流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比

PA：PB=;兩電阻兩端的電壓之比必：UB=o

【答案】1：161：4

［解析］［1］根據(jù)變壓器原副線圈電流與匝數(shù)成反比得

設(shè)A、8的電阻均為兄再根據(jù)電功率公式可知

⑵電阻兩端的電壓

U=1R

所以兩電阻兩端的電壓之比電阻人、區(qū)兩端電壓之比為

12.（2021.福建福建?二模）變壓器線圈中的電流越大，所用的導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)越粗。如圖所示為一小區(qū)的降壓變

壓器，假設(shè)它只有一個原線圈和一個副線圈，則（填“原線圈''或“副線圈”）應(yīng)該使用較粗的導(dǎo)線。

當(dāng)副線圈的負載電阻減小時，副線圈中的電流（填“增大”、"減小''或"不變

【答案】副線圈增大

【解析】［1］副線圈的電流大于原線圈的電流，所以副線圈的導(dǎo)線粗。

［2］當(dāng)副線圈的負載電阻減小時，由于副線圈電壓不變，所以副線圈中的電流增大。

【答案】.5

【解析】"1根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得

［2］根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得

［3］根據(jù)變壓器的輸入的功率和輸出的功率相等可得

即

所以得

14.（2022?福建福州?模擬預(yù)測）廈門中學(xué)生助手報道，2022年年初福建北電南送特高壓交流輸變電工程（福

州~廈門）核準(zhǔn)批狂，落實“碳達峰、碳中和”行動方案。如圖所示為電能輸送示意圖，理想升壓變壓器工的

原、副線圈匝數(shù)比為用，降壓變壓器4的原、副線圈匝數(shù)比為&，則用；（選填“大干”、“小于”

或“等于"）；若輸電線的總電阻為R。，用戶電阻為R,其他導(dǎo)線電阻不計，用戶獲得的功率為P,則輸電線

路中消耗的熱功率為°

【解析】［1］升壓變壓器（的原、副線圈匝數(shù)比

降壓變壓器A的原、副線圈匝數(shù)比的倒數(shù)

⑵由

知，降壓變壓器的輸出電流

降壓變壓器的原、副線圈電流比

線路中消耗的熱功率

三、解答題

15.（2022?全國?高三課時練習(xí)）交流發(fā)電機的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸。。勻

速轉(zhuǎn)動.?小型發(fā)電機的線圈共220匝，線圈面積S=0.05m2,線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50Hz,線圈內(nèi)阻不計，

磁場的磁感應(yīng)強度8=蟲底用此發(fā)電機所發(fā)出的交流電帶動兩個標(biāo)有“220V、UkW”的電動機正常工作,

71

需在發(fā)電機的輸出端。、力與電動機之間接一個理想變壓器，電路如圖所示，求：

（1）發(fā)電機輸出電壓的有效值；

（2）變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；

（3）交流電流表的示數(shù).

【答案】（l）UOOV；（2）5:1；（3）20Ao

【解析】（1）線圈轉(zhuǎn)動的角速度

線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值為

由于線圈內(nèi)阻不計，則輸出電壓就等于感應(yīng)電動勢，所以輸出電壓的有效值為

（2）由于電動機的額定電壓為220V,所以變壓器的匝數(shù)比由變壓器的電壓關(guān)系

（3）根據(jù)輸入功率等于輸出功率得:

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PA=Pglxl0X2=2.2XIOW

再根據(jù)

P入

解得

7/=2OA

16.（2022?廣東?高三專題練習(xí)）隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)熱潮的開啟，中國5G基站的數(shù)最快速增長，實現(xiàn)5G網(wǎng)

絡(luò)覆蓋的城市也越來越多。目前困擾5G發(fā)展的大難題之一是供電，5G基站單系統(tǒng)功耗為4kW（基站用電

器功率），信號覆蓋半徑約為100m,而在4G時代，基站單系統(tǒng)功耗僅為IkW,信號覆蓋半徑約為2km。

如圖所示，某5G基站距離lOOkV主供電線路一定距離，線路電阻為40。，線路損耗功率占總功率的20%

（變壓器均視作理想變壓器）。

（1）求輸電回路的電流;

（2）高壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；

（3）深圳5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)領(lǐng)跑全國，2020年底已實現(xiàn)全市5G網(wǎng)絡(luò)信號全覆蓋。已知深圳市面積約為2000平

方公里，試計算全市的5G基站運行一天將消耗約多少度電？（乃取3）

基

站

用

電

器

【解析】（1）由題意可知，總功率為

線路損耗功率為

由

解得/=5AO

（2）高壓變壓器副線圈的電壓為

由

解得

（3）需要的基站個數(shù)

每個基站一天耗電量

日尸P點/=5kWx24h=120kWh

總耗電

￡=M￡o=8xlO<?kWh

17.（2022?北京豐臺?模擬預(yù)測）如圖所示為一個小型交流發(fā)電機的示意圖，其線框A8CO匝數(shù)〃=100匝，

面積為S=0.02m2,總電阻「=1（）0繞垂直于磁場的軸0。勻速轉(zhuǎn)動，角速度G=100rad/s。已知勻強磁場磁

感應(yīng)強度8二后1\矩形線框通過滑環(huán)與理想變壓器相連，副線招與電阻相接，電表均為理想電表，電壓表

示數(shù)為U=180V。從線框轉(zhuǎn)至中性而位置開始計時,求：

（1）線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式；

（2）電流表的示數(shù)：

（3）當(dāng)原、副線圈匝數(shù)比為2：1時，電阻R的阻值及消耗的電功率。

【解析】（1）線圈中感應(yīng)電動勢的峰值

由于從