文档内容
专题 14.2 变压器 远距离输电【讲】
【讲核心素养】
物理观念：变压器、远距离输电。
1.知道变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题.
2.理解远距离输电的原理并会计算线路损失的电压和功率.
科学思维：“动态分析方法” “极值法”。
科学探究：传感器的特性及使用。
科学态度：发电机和电动机、电能的输送、生活中各种变压器的应用、传感器的使用。
【讲考点题型】
【知识点一】理想变压器基本规律的应用
1．构造和原理如图
(1)主要构造：由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。
(2)工作原理：电磁感应的互感现象。
2．理想变压器的基本关系式
(1)功率关系：P ＝P 。
入 出
(2)电压关系：＝，若n＞n，为降压变压器；
1 2
若n＜n，为升压变压器。
1 2
(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；
有多个副线圈时仍有P ＝P ，据P＝UI可推出，UI＝UI＋UI＋…＋UI。
入 出 1 1 2 2 3 3 n n
(4）制约关系
①电压：副线圈电压U 由原线圈电压U 和匝数比决定．
2 1
②功率：原线圈的输入功率P 由副线圈的输出功率P 决定．
1 2
③电流：原线圈的电流I 由副线圈电流I 和匝数比决定．
1 2
3．几种常用的变压器
(1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B所示。(2)互感器
【特别提醒】理想变压器以及原、副线圈基本量的关系
理想变压器 没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)
功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P ＝P
入 出
基
电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，U∶U＝n∶n，与负载的多少无关
1 2 1 2
本
只有一个副线圈时，I∶I ＝n∶n ；有多个副线圈时，由P ＝P 得IU ＝IU ＋
1 2 2 1 入 出 1 1 2 2
关 电流关系
IU＋…＋IU 或In＝In＋In＋…＋In
3 3 n n 1 1 2 2 3 3 n n
系
频率关系 f＝f(变压器不改变交流电的频率)
1 2
【例1】（2022·山东·高考真题）如图所示的变压器，输入电压为 ，可输出 、 、 电压，
匝数为 的原线圈中电压随时间变化为 ．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的
示数为 。将阻值为 的电阻R接在 两端时，功率为 。下列说法正确的是（ ）
A．n 为1100匝， 为
1
B． 间线圈匝数为120匝，流过R的电流为
C．若将R接在 两端，R两端的电压为 ，频率为
D．若将R接在 两端，流过R的电流为 ，周期为
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念和科学思维。
【变式训练1】（2022·浙江·高三开学考试）如图甲所示，100匝圆形线圈接入理想变压器的原线圈，变压
器的副线圈接入阻值为R的电阻，电表都是理想电表。已知每匝线圈的电阻均为 R，线圈位置存在垂直于
线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，圆形线圈的热功率与电阻 R
的功率相等。下列说法正确的是（ ）A．原、副线圈匝数比
B． 时刻两电流表示数均为0
C．原副线圈电流周期之比为
D．对圆形线圈某一小段导线（长度小于周长）而言，当磁感应强度最大时，其受到的安培力最大
【技巧总结】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U、U、I、I 均为有效值。
1 2 1 2
【知识点二】理想变压器的动态分析问题
1．理想变压器的制约关系
电压 副线圈电压U 由原线圈电压U 和匝数比决定
2 1
制 约 关
功率 原线圈的输入功率P 由副线圈的输出功率P 决定
入 出
系
电流 原线圈电流I 由副线圈电流I 和匝数比决定
1 2
2．两种情况
匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况
(1)U 不变，根据＝，输入电压U 决定输出电压U ，可以 (1)U 不变，发生变化，U 变化
1 1 2 1 2
得出不论负载电阻R如何变化，U 不变 (2)R不变，U 变化，I 发生变化
2 2 2
(2)当负载电阻发生变化时，I 变化，根据输出电流I 决定 (3)根据P ＝和P ＝P ，可以判断P 变
2 2 2 1 2 2
输入电流I，可以判断I 的变化 化时，P 发生变化，U 不变时，I 发
1 1 1 1 1
(3)I 变化引起P 变化，根据P＝P，可以判断P 的变化 生变化
2 2 1 2 1
【例2】（2022·河北·高三开学考试）如图甲所示的理想变压器，原线圈的输入端所接电压u随时间t的变
化关系如图乙所示，副线圈匝数可通过滑片P来调节，原线圈的匝数 ，当滑片P位于副线圈正中间
位置时，额定电压为44V的灯泡正好正常发光，下列说法正确的是（ ）A．副线圈的总匝数为8
B．所加的交流电每1s内方向改变50次
C．当滑片P由如图甲所示的位置向上移动，灯泡变暗
D．当滑片P由如图甲所示的位置向下移动，灯泡会烧毁
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练2】（多选）（2022·河南·高三开学考试）如图所示为某水电站输电线路原理图，水电站输出电
压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向远距离用户供电，总功率为P。用户端理想变压器原、副线圈匝
数分别为 和 ， 为输电线总电阻， 为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可
视为可变电阻），电压表和电流表均为理想电表。当可变用户电阻R增大时，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数将变大
B．电压表示数将变大
C．输电线路上损耗的功率为
D．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为
【技巧总结】1、分析变压器的动态变化问题的注意事项
(1)要明确变压器的各基本物理量之间的制约关系．
(2)要明确“不变量”和“变化量”，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物
理量的变化情况.
2、含有变压器的动态电路问题的解题思路【知识点三】远距离输电
远距离输电问题的“三二二”
1．理清三个回路
2．抓住两个联系
(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n)和线圈2(匝数为n)中
1 2
各个量间的关系是＝，＝，P＝P.
1 2
(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n)和线圈4(匝数为n)中
3 4
各个量间的关系是＝，＝，P＝P.
3 4
3．掌握两种损耗
(1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，ΔU＝U－U＝I R
2 3 线 线．
(2)功率损耗：输电线上的电阻发热的功率损耗，ΔP＝P －P ＝IR 输电线上能量损耗是热损耗，计算功
2 3 线．
率损耗时用公式ΔP＝IR 或ΔP＝.
线
【例3】（多选）（2022·广东·高三开学考试）如图是远距离输电的电路示意图，升压变压器和降压变压器
均为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数比为 ，降压变压器原副线圈匝数比为 ，发电厂输出电压为
，输出电功率为P，升压变压器和降压变压器之间输电线总电阻为R，下列说法正确的是（ ）A．若用户获得的电压也为 ，则 B．用户端并联使用的用电器增多时，输电线上损失的功率
增大
C．输电线上损失的电压 D．降压变压器输出的电功率
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练3】（2022·安徽·滁州市第四中学高三开学考试）2020年属于不平凡的一年，原本属于全国人
民的新春佳节却被一场突如其来的疫情打破了，如今新冠病毒在全国白衣天使和所有工作人员的共同努力
下得到了有效的遏制，根据中共中央应对新冠肺炎疫情工作领导小组印发《意见》在有效防控疫情的同时
积极有序推进复工复产。为了防止复工复产期间停电事故的发生，某工厂购买了一台应急备用发电机及升
压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为 1 ，升压变压器匝数比为1：10，降压变压器匝数
比9：1，输电线总电阻R=5 。工厂共36个车间，每个车间有“220V，22W”灯10盏，若保证全部电灯
正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
（3）输电的效率是多少？
【规律方法】远距离输电问题的解题技巧
(1)正确画出输电过程示意图，并在图上标出各物理量．
(2)抓住变压器变压前、后各量间的关系，求出输电线上的电流．
(3)计算输电线上的功率损失时常用关系式：ΔP＝I2R＝()2R.
(4)电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定．
