文档内容
第 60 讲 变压器 电能的输送
目录
复习目标
网络构建
考点一 理想变压器原理与基本关系 考点三 远距离输电
【夯基·必备基础知识梳理】 【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 理想变压器原理与基本关系 知识点1 三个回路
【提升·必考题型归纳】 知识点2 两个联系
考向1 理想变压器工作原理 知识点3 一个守恒
考向2 原线圈中并联电阻 知识点4 电压损失和功率损失计算
考向3 原线圈中串联电阻 【提升·必考题型归纳】
考向1 远距离输电原理及电压功率损失
考点二 理想变压器的动态分析 考向2 远距离输电的动态分析问题
【夯基·必备基础知识梳理】
考点四 探究变压器电压与匝数关系
知识点 理想变压器的两类动态分析
【夯基·必备基础知识梳理】
【提升·必考题型归纳】 知识点1 实验原理
考向1 匝数比不变，负载发生变化 知识点2 实验步骤
考向2 匝数比变化，负载不变 知识点3 误差分析
【提升·必考题型归纳】
考向 探究变压器电压与匝数关系
真题感悟
1、理解和掌握变压器的原理，能够利用变压器的原理处理有关动态分析问题。
2、理解和掌握远距离输电的基本规律。考点要求 考题统计 考情分析
高考对变压器和远距离输电的考查较
2023年天津卷第6题
（1）变压器 为频繁，大多以选择题中出现，题目
2023年北京卷第7题
难度要求大多不是太高，较为基础。
（2）远距离输电
2023年山东卷第7题
1.三个基本关系
理想变压器原理
与基本关系
2.一个等效
1.匝数不变，负载变
理想变压器的动
态分析
2.匝数变化，负载不变
1.三个回路
变压器 电能 2.两个联系
的输送
远距离输电
3.一个守恒
4.电压功率损失
1. 实验原理
探究变压器电压
2. 实验步骤
与匝数关系
3. 误差分析
考点一 理想变压器原理与基本关系
知识点 理想变压器原理与基本关系
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)考 向1 理想变压器工作原理
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
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
基本关系
只有一个副线圈时，I∶I ＝n∶n ；有多个副线圈时，由P ＝P 即IU ＝IU ＋
1 2 2 1 入 出 1 1 2 2
电流关系
IU＋…＋IU 得In＝In＋In＋…＋In
3 3 n n 1 1 2 2 3 3 n n
频率关系 f＝f(变压器不改变交流电的频率)
1 2
处理技巧 等效电阻
1．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比是 ，电表均为理想电表，R为定值
电阻，在原线圈两端接入正弦交流电，各元件正常工作，电流表 、 的示数分别为 、 ，电压表 、
的示数分别为 、 ，则下列关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．某国产“超薄磁吸无线充电器”的充电功率为30W，同时支持 磁力吸附，可直接吸附在手机上进
行无线充电。该充电器的工作原理如图所示，当充电器上的发射线圈通入正弦式交变电流后，就会在接收
线圈中感应出电流，实现为手机电池充电。某次测试时，该充电器接入电压瞬时值
的交流电源，发射线圈和接收线圈的匝数之比为 ，不计能量损耗，下列说法正确的是（ ）A．接收线圈中电流产生的磁场恒定不变
B．接收线圈中电流的频率为100Hz
C．接收线圈两端电压的有效值为
D．接收线圈中的电流的有效值为3A
考向2 原线圈中并联电阻
3．如下图所示，交变电路中理想变压器原、副线圈的匝数比为 ， 、 两点间所加电压
，定值电阻 消耗的电功率与定值电阻 消耗的电功率之比为 ，定值电阻 ，
的阻值均为 ，电流表为理想电表。则下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为 B．通过电阻 的电流为
C．定值电阻 D．电源消粍的电功率为
4．在如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，电表为理想电表，定值电阻 ，在a，b两端接
入如图所示的电压（为正弦曲线的一部分），电流表的示数为2.2A，电压表的示数为27.5V，则（ ）
A．变压器原、副线圈的匝数比为4：1
B．变压器原、副线圈的匝数比为
C．定值电阻R消耗的功率为22W
D．定值电阻R消耗的功率为15.125W
考向3 原线圈中串联电阻
5．如图所示，理想变压器上有三个线圈，匝数分别为 ，线圈 连接交流电源和一个小灯泡，线圈 串联两个小灯泡，线圈 连接一个小灯泡。四个小灯泡完全相同且均正常发光，则 的比值为
（ ）
A． B． C． D．
6．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为k，原线圈与定值电阻 串联后，接入输出电压有效
值恒定的正弦式交流电源，副线圈与电阻箱 相连。已知变压器的输出功率 随 变化的图像如图乙所
示，则k等于（ ）
A．100 B． C．10 D．
考点二 理想变压器的动态分析
知识点 理想变压器的两类动态分析
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 ，
1 1 2
可以得出不论负载电阻R如何变化，U 不变。 (1)U 不变，发生变化，U 变化。
2 1 2
(2)当负载电阻发生变化时，I 变化，根据输出电流I (2)R不变，U 变化，I 发生变化。
2 2 2 2
决定输入电流I，可以判断I 的变化。 (3)根据P ＝和P ＝P ，可以判断P 变化时，
1 1 2 1 2 2
(3)I 变化引起P 变化，根据P ＝P ，可以判断P 的变 P 发生变化，U 不变时，I 发生变化。
2 2 1 2 1 1 1 1
化。
考向1 匝数比不变，负载发生变化
1．如图所示的理想变压器，原、副线圈的匝数分别为9、4，原、副线圈所接的电表均为理想电表，两个
定值电阻的阻值均为 ，滑动变阻器的最大阻值为 ，两个端点分别是 ，滑片为 ，下列说法正
确的是（ ）
A．在移动滑片 的过程中，电压表的示数会改变
B．滑片 由 向 移动的过程中，电流表 的示数逐渐减小
C．滑片 由 向 移动的过程中，电流表 的示数逐渐增大
D．当滑片 位于 点时，电源输出的功率为
2．如图所示，理想变压器原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上，定值电阻R=3Ω，R=10Ω，滑动变
1 2
阻器最大阻值R=6Ω，三只电表均为理想交流电表。滑动变阻器滑片从中间向上滑动到端点的过程中，电
流表A、电压表的读数变化量分别为ΔI、ΔU，则下列判断正确的是（ ）
2 2
A．电流表A 的示数减小
1
B．电压表的示数不变C．
D．R和R 消耗的总功率先增大后减小
2
考向2 匝数比变化，负载不变
3．如图，一理想变压器的原线圈匝数固定，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节。在原线圈
一侧接有一只交流电流表，副线圈一侧由定值电阻R 和滑动变阻器R构成如图所示的电路。若在原线圈上
0
加一电压为U的交流电，则下列说法正确的是（ ）
A．保持Q位置不动，将P向下滑动时，电流表的读数变大
B．保持Q位置不动，将P向下滑动时，电流表的读数不变
C．保持P位置不动，将Q向下滑动时，电流表的读数变大
D．保持P位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数不变
4．如图所示，N匝矩形线圈以转速n绕轴 匀速转动，轴与线圈平面共面且与磁场方向垂直，磁场的磁
感应强度为B，线圈面积为S，线圈电阻为r，线圈两个末端分别通过电刷与理想自耦变压器相连， 为变
压器上的滑动触头， 为滑动变阻器上的滑片，电压表和电流表均为理想电表，则下列说法正确的是（
）
A．从图示位置开始计时，线圈中的感应电压瞬时值表达式为
B．若保持 不动， 从M位置逆时针转到N位置，则电压表 示数增大
C．只增大线圈的转速，定值电阻 消耗的电功率减小
D．若 不动， 向左滑动，则电流表示数增大， 减小
考点三 远距离输电
知识点1 三个回路理清三个回路
知识点2 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
知识点3 一个守恒
能量守恒关系式P＝P ＋P。
1 损 4
知识点4 电压损失和功率损失计算
（1）电压损失：输电线路上I＝I ＝I，总电阻R 导致的电压损失ΔU＝U－U＝I R 。
2 线 3 线 2 3 线 线
（2）功率损失：
①P ＝P－P
损 1 4
②P ＝I ·ΔU＝IR ＝
损 线 线
注意：(1)当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率减小到原来的。
(2)不要把输电线上的输电电压U 和输电线上损失的电压ΔU相混淆。
2
考向1 远距离输电原理及电压功率损失
1．我国是目前世界上唯一用特高压输电技术进行远距离输电的国家，也是全球特高压输电线最长、核心
专利最多、技术最完备的国家。如图是交流特高压远距离输电的原理图，假定在远距离输电过程中，等效
理想变压器T 的输入功率P＝2.2×108W，输入电压U＝11kV，输电线上的电流I＝200A，输电线中的功
1 0 0 1
率损失为输入功率P 的4%。则（ ）
0
A．U＝1100V
1
B．
C．U 与U 的差与输电功率无关
1 2D．变压器T 的原副线圈匝数比为1∶100
1
2．我国水力资源居世界首位，西部地区水力发电潜力巨大。水力发电的基本原理就是将水流的机械能
（主要指重力势能）转化为电能。如图所示，某小型水力发电站水流量 （流量是指流体在单位
时间内流过某一横截面的体积），落差h＝12.5m，发电机（内阻不计）的输出电压 ，输电线总
电阻 ，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，
其中 ，用户获得的电压 ，用户消耗的功率 ，变压器均视为理想变压器，
已知水的密度 ，取重力加速度 。下列说法正确的是（ ）
A．输电线损失的电压为180V B．输电线损失的电功率为25kW
C．升压变压器原副线圈的匝数比 D．机械能转化为电能的效率为80%
考向2 远距离输电的动态分析问题
3．2020 年 9 月，中国发布“双碳战略”，计划到 2030 年实现碳达峰、2060 年实现碳中和。碳排放问
题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电的示
意图如图所示，升压变压器T 与降压变压器T 都是理想变压器。已知发电机输出电压U 250 V，两个变
1 2 1
压器的匝数比 ， ，输电线电阻 R 20 ，输电线上损失的功率为 32kW。则
下列说法正确的（ ）
A．输电线上损失的电压为 25000V
B．用户得到的电压为 200V
C．发电机输出功率 P 1000kW
D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大
4．如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原、副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为
R，发电机输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电机输出功率增加了 ，升压变压器和降压
变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（ ）A．电压表 的示数与电流表 的示数之比不变
B．电压表 的示数与电流表 的示数之比变大
C．输电线上损失的电压增加了
D．输电线上损失的功率增加了
考点四 探究变压器电压与匝数关系
知识点1 实验原理
1．实验电路图
2．实验方法：采用控制变量法。
(1)n 一定，研究n 和U 的关系。
1 2 2
(2)n 一定，研究n 和U 的关系。
2 1 2
知识点2 实验步骤
1．保持原线圈的匝数n 和电压U 不变，改变副线圈的匝数n，研究n 对副线圈电压U 的影响。
1 1 2 2 2
2．保持副线圈的匝数n 和原线圈两端的电压U 不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。
2 1
知识点3 误差分析
1．由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
2．原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差。
3．铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
考向 探究变压器电压与匝数关系
在探究“变压器的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为了确保实验的安全，下列说法正确的是
A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过16V
B．为使接触良好，通电时应用手直接捏紧裸露的接线柱
C．确保多用电表的安全，使用交流电压档测电压时，先用最大量程档试测（2）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢。
①铁芯Q安放在铁芯P上时，硅钢片应平行于
A．平面abcd B．平面abfe
C．平面abgh D．平面aehd
②这样设计的原因是 。
（3）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 （选填“多”或“少”）。
（4）用匝数n=400匝和n=800匝的变压器，实验测量数据如表：
a b
U/V 1.80 2.80 3.80 4.90
a
U/V 4.00 6.01 8.02 9.98
b
根据测量数据可判断出变压器的原线圈为 （选填“a”或“b”）。
1．（2023·北京·统考高考真题）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V
的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可
能使小灯泡正常发光的是（ ）
A．仅增加原线圈匝数 B．仅增加副线圈匝数
C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈
2．（2023·天津·统考高考真题）下图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器 和降压变压器 都
认为是理想变压器，中间输电电路电阻为R，下列说法正确的有（ ）A． 输出电压与 输入电压相等
B． 输出功率大于 输入功率
C．若用户接入的用电器增多，则R功率降低
D．若用户接入的用电器增多，则 输出功率降低
