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第2 讲 变压器 远距离输电
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
目标要求 1.会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法，了解
实验误差.2.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.3.理解远
距离输电的原理并会计算线路损失的电压和功率．
考点一 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1．实验原理
(1)实验电路图(如图所示)：
(2)实验方法采用控制变量法
①n1、U1一定，研究n2和U2的关系．
②n2、U1一定，研究n1和U2的关系．
2．实验器材
学生电源(低压交流电源，小于12 V)1 个、可拆变压器1 个、多用电表1 个、导线若干．
3．实验过程
(1)保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影
响．
①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致
范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量．
②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压．
(2)保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影
响．重复(1)中步骤．
4．数据处理
由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系．
5．注意事项
(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作．
(2)为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线
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柱．
(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测
电压后再选用适当的挡位进行测量．
例1 在“探究变压器原、副线圈电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示．
(1)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中
需要运用的科学方法是________；
A．控制变量法
B．等效替代法
C．整体隔离法
(2)为了减少涡流的影响，铁芯应该选择________；
A．整块硅钢铁芯
B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的硅钢片叠成
D．绝缘的铜片叠成
(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的有哪些________；
(4)下列做法正确的是________；
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12 V
B．为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
C．观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数多
D．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
(5)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱上，用电表测得副线圈的
“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0 V，则原线圈的输入电压可能为________．(填
选项前字母)
A．1.5 V B．3.0 V C．6.0 V D．7.0 V
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考点二 理想变压器的原理及应用
1．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．
2．基本关系式
(1)功率关系：________________.
(2)电压关系：________________________.
(3)电流关系：只有一个副线圈时＝.
(4)频率关系：________________.
1．变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用．( )
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．在任何情况下，理想变压器均满足＝、＝、P 入＝P 出．( )
1．理想变压器的制约关系
电压
原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2，U2＝U1
功率
副线圈的输出功率P 出决定原线圈的输入功率P 入，P 入＝P 出
电流
副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1，I1＝I2
2.含有多个副线圈的变压器
计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系：
电压关系：＝＝＝…＝
功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn
电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn
考向1 变压器基本物理量的分析与计算
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例2 (2022·山东卷·4)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V 电
压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝Umcos (100πt)．单匝线圈绕过铁芯连接交流
电压表，电压表的示数为0.1 V．将阻值为12 Ω 的电阻R 接在BC 两端时，功率为12 W．下
列说法正确的是( )
A．n1为1 100 匝，Um为220 V
B．BC 间线圈匝数为120 匝，流过R 的电流为1.4 A
C．若将R 接在AB 两端，R 两端的电压为18 V，频率为100 Hz
D．若将R 接在AC 两端，流过R 的电流为2.5 A，周期为0.02 s
听课记录：_______________________________________________________________
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例3 (2022·北京卷·4)某理想变压器的原线圈接在220 V 的正弦交流电源上，副线圈输出电
压为22 000 V，输出电流为300 mA.该变压器( )
A．原、副线圈的匝数之比为100∶1
B．输入电流为30 A
C．输入电流的最大值为15 A
D．原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
听课记录：______________________________________________________________
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考向2 原线圈接入用电器的变压器问题分析
例4 (2023·江苏省名校联考)如图，一理想变压器ab 端接交流电源，原线圈匝数为100 匝，
R1、R2、R3 阻值相等．则当开关S 断开时R1 的功率为P1，当S 闭合时R1 的功率为P2，且
P1∶P2＝9∶25，则副线圈匝数为( )
A．25 B．50 C．200 D．400
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考点三 理想变压器的动态分析
1．匝数比不变的分析思路
(1)U1 不变，根据＝，输入电压U1 决定输出电压U2 ，不论负载电阻R 如何变化，
U2________.
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．
(3)I2变化引起P2变化，而P1＝P2，故P1发生变化．
2．负载电阻不变的分析思路
(1)U1不变，发生变化时，U2变化．
(2)R 不变，U2变化时，I2发生变化．
(3)根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝________，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发
生变化．
1．变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小．( )
2．原线圈所加电压恒定，当原线圈的匝数增加时，副线圈两端电压增大．( )
3．变压器副线圈接入负载越多，原线圈的输入电流越小．( )
考向1 理想变压器匝数不变问题的分析和计算
例5 (2021·湖北卷·6)如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈
接入最大阻值为2R 的滑动变阻器和阻值为R 的定值电阻．在变阻器滑片从a 端向b 端缓慢
移动的过程中( )
A．电流表A1示数减小
B．电流表A2示数增大
C．原线圈输入功率先增大后减小
D．定值电阻R 消耗的功率先减小后增大
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考向2 理想变压器负载不变问题的分析和计算
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例6 如图所示，原、副线圈匝数比为100∶1 的理想变压器，b 是原线圈的中心抽头，
电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d 两端加上交变电压，其瞬时值
表达式为u1＝310sin 314t(V)，则( )
A．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为3.1 V
B．副线圈两端的电压频率为50 Hz
C．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，原线圈输入功率变小
D．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表和电流表的示数均变小
听课记录：______________________________________________________________
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考点四 远距离输电
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′，用户端的
电压为U′，输电电流为I，输电线总电阻为R.
1．输电电流
I＝________＝________.
2．电压损失
(1)ΔU＝________；(2)ΔU＝IR.
3．功率损失
(1)ΔP＝________＝ΔU·I；
(2)ΔP＝________＝()2R
4．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻R.由R＝ρ 知，可加大导线的______________、采用______________的
材料做导线．
(2)减小输电导线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须
________________________．
1．增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失．( )
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2．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的热损耗．( )
3．若发电站输出功率为P，输电电压为U，输电线总电阻为R，如图所示，则输电线上损
失的功率为P 损＝.( )
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＝I2
2R 线．
(3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P 用户．
2．抓住两组关联式
(1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：＝，＝，P1＝
P2.
(2)理想的降压变压器联系着输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：＝，＝，P3＝
P4.
3．掌握一个守恒观念
功率关系：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔU·I 线＝I 线2R 线＝.
例7 如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压为U，用等效总电阻
是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1，在输电线与用户间
连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2，则( )
A．用户端的电压为
B．输电线上损失的电压为U
C．理想变压器的输入功率为I1
2r
D．输电线路上损失的电功率为I1U
听课记录：______________________________________________________________
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例8 (多选)(2021·山东卷·9)输电能耗演示电路如图所示．左侧变压器原、副线圈匝数比
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为1∶3，输入电压为7.5 V 的正弦交流电．连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R 的
阻值为10 Ω.开关S 接1 时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R 上的功率为10 W；接
2 时，匝数比为1∶2，R 上的功率为P.以下判断正确的是( )
A．r＝10 Ω
B．r＝5 Ω
C．P＝45 W
D．P＝22.5 W
听课记录：______________________________________________________________
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