第2講變壓器電能輸送1/46考點(diǎn)1理想變壓器閉合鐵芯兩個(gè)線圈1.變壓器結(jié)構(gòu)：如圖10-2-1所表示，變壓器是由_________和繞在鐵芯上___________組成.初級(jí)負(fù)載次級(jí)(1)原線圈：與交流電源連接線圈，也叫________線圈.(2)副線圈：與________連接線圈，也叫________線圈. 結(jié)構(gòu)圖

圖

10-2-12/46

2.變壓器原理：電流經(jīng)過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)磁場(chǎng)，因?yàn)殡娏鱛_______、________在不停改變，鐵芯中磁場(chǎng)也在不停改變.改變磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生__________，所以盡管兩個(gè)線圈之間沒(méi)有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流.________是變壓器工作基礎(chǔ).大小方向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3.理想變壓器中參數(shù)關(guān)系互感現(xiàn)象

理想變壓器：不考慮銅損(線圈電阻產(chǎn)生焦耳熱)、鐵損(渦流產(chǎn)生焦耳熱)和磁漏變壓器，它輸入功率________輸出功率.等于3/464.基本關(guān)系式

(1)功率關(guān)系：對(duì)于理想變壓器不考慮能量損失，總有P入＝______. (2)電壓關(guān)系①在同一鐵芯上只有一組副線圈時(shí)：U1U2＝________.P出n1n24/46(3)電流關(guān)系________.

②在同一鐵芯上有多組副線圈時(shí)：由P入＝P出知I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋….n2n15/46考點(diǎn)2遠(yuǎn)距離輸電1.依據(jù)P損＝__________，降低輸電損耗有兩種方法：(1)減小輸電線________.(2)減小輸電導(dǎo)線中電流：在輸送功率一定情況下，根據(jù)P＝UI，要減小電流，必須提升__________.2.遠(yuǎn)距離輸電功率損失輸送功率一定時(shí)，線路電流I＝________，輸電線上損失 1

U2遠(yuǎn)距離輸電中功率關(guān)系：P輸＝____________.功率P損＝I2R線＝____________，可知P損∝I2R線電阻輸電電壓P損＋P用戶6/46

【基礎(chǔ)自測(cè)】

1.(年江蘇卷)一自耦變壓器如圖10-2-2所表示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈.經(jīng)過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈一部分，接在c、d間作為副線圈.在a、b間輸入電壓為U1交變電流時(shí)，c、d間輸出電壓為U2，在將滑)動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)過(guò)程中( 圖10-2-2A.U2>U1，U2降低

B.U2>U1，U2升高C.U2<U1，U2降低

D.U2<U1，U2升高答案：C7/46

2.(年四川卷)如圖10-2-3所表示，接在家庭電路上理想降壓變壓器給小燈泡L供電，假如將原、副線圈降低相同匝)數(shù)，其它條件不變，則( A.小燈泡變亮 B.小燈泡變暗圖10-2-3C.原、副線圈兩端電壓比值不變D.經(jīng)過(guò)原、副線圈電流比值不變答案：B8/463.(多項(xiàng)選擇)如圖10-2-4所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比P為滑動(dòng)變阻器滑片.當(dāng)副線圈上滑片M處于圖示位置時(shí)，燈泡A能發(fā)光.操作過(guò)程中，小燈泡兩端電壓均未超出其額定)值，且認(rèn)為燈泡電阻不受溫度影響，則( 圖10-2-4，9/46A.副線圈輸出電壓有效值為22VB.滑片P向左移動(dòng)時(shí)，變壓器輸出功率增加C.滑片P向右移動(dòng)時(shí)，為確保燈泡亮度不變，需將滑片M向上移D.滑片M向上移動(dòng)時(shí)，為確保燈泡亮度不變，需將滑片P向左移答案：AD10/46

4.遠(yuǎn)距離輸電原理圖如圖10-2-5所表示，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上電阻為R.變壓器為理想變壓器，則以下關(guān)系式中正確是()圖10-2-5答案：D11/46熱點(diǎn)1理想變壓器原、副線圈基本量關(guān)系[熱點(diǎn)歸納]12/46制約關(guān)系電壓原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2功率副線圈輸出功率P出決定原線圈輸入功率P入電流副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1(續(xù)表)13/46考向1基本關(guān)系應(yīng)用

【典題1】(

年北京卷)如圖10-2-6所表示，理想變壓器有R＝55Ω負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表.以下說(shuō)法正確是()WA.原線圈輸入功率為220B.電流表讀數(shù)為1AC.電壓表讀數(shù)為110VD.副線圈輸出交流電周期為50s圖10-2-614/46

解析：電表讀數(shù)均為有效值，原線圈兩端電壓有效值為220V，由理想變壓器原、副線圈兩端電壓與線圈匝數(shù)成正比可知，副線圈兩端電壓有效值為110V，C錯(cuò)誤；流過(guò)電阻R電流為2A，可知負(fù)載消耗功率為220W，依據(jù)能量守恒定律可知，原線圈輸入功率為220W，A錯(cuò)誤；由P＝UI可知，電流表讀數(shù)為1A，選項(xiàng)B正確，由交變電壓瞬時(shí)值表示式可知，ω＝100πrad/s，周期T＝0.02s，D錯(cuò)誤.答案：B15/46方法技巧：關(guān)于理想變壓器四點(diǎn)說(shuō)明：(1)變壓器不能改變直流電壓.(2)變壓器只能改變交變電流電壓和電流，不能改變交變電流頻率.(3)理想變壓器本身不消耗能量.(4)理想變壓器基本關(guān)系中U1、U2、I1、I2均為有效值.16/46考向2變壓器原線圈與用電器串聯(lián)問(wèn)題

【典題2】(多項(xiàng)選擇，

年新課標(biāo)Ⅲ卷)如圖10-2-7所表示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光.以下說(shuō)法正確是()A.原、副線圈匝數(shù)比為9∶1B.原、副線圈匝數(shù)比為1∶9C.此時(shí)a和b電功率之比為9∶1D.此時(shí)a和b電功率之比為1∶9圖10-2-717/46

解析：設(shè)燈泡額定電壓為U0，則輸入電壓U＝10U0，由于兩燈泡均正常發(fā)光，故原線圈兩端電壓U1＝U－U0＝9U0，副線圈兩端電壓U2＝U0，所以原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝U1∶U2＝9∶1，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；原、副線圈電流之比I1∶I2＝n2∶n1＝1∶9，由電功率P＝UI可知，a和b電功率之比為1∶9，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確.答案：AD18/46考向3變壓器副線圈含二極管問(wèn)題【典題3】(多項(xiàng)選擇)如圖10-2-8所表示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈經(jīng)過(guò)一理想電流表接正弦式交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈兩端.假設(shè)該二極管正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大.用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端電壓分別為Uab和Ucd，則()19/46圖10-2-8A.Uab∶Ucd＝n1∶n2B.增大負(fù)載電阻阻值R，電流表讀數(shù)變小C.負(fù)載電阻阻值越小，c、d間電壓Ucd

越大D.將二極管短路，電流表讀數(shù)加倍20/46解析：經(jīng)交流電壓表、交流電流表測(cè)得值分別為交變電電壓U2，而輸出電壓U2

不等于c、d端電壓，因二極管含有單向?qū)щ娦?，輸出電壓?jīng)二極管整流后有效值發(fā)生改變，Ucd＝功率減小，依據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，輸21/46入功率必減小，故電流表讀數(shù)變小，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤.二極輸入功率P1也加倍，而輸入電壓U1不變，依據(jù)P1＝U1I1

得電流表讀數(shù)加倍，D項(xiàng)正確.

答案：BD22/46熱點(diǎn)2考向1理想變壓器動(dòng)態(tài)分析匝數(shù)比不變情況(如圖10-2-9所表示) 圖10-2-923/46

【典題4】(

年天津卷)如圖10-2-10所表示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表.以下說(shuō)法正確是()

A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1

消耗功率變大示數(shù)變大B.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大D.若閉合開(kāi)關(guān)S，則電流表示數(shù)變大，示數(shù)變大圖10-2-1024/46

解析：滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值變大，總電阻也變大，而副線圈兩端電壓沒(méi)有改變，所以干路中電流減小，R1消耗功率變小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；干路中電流變小，R1

兩端電壓變小，并聯(lián)電路電壓變大，即電壓表示數(shù)變大，B項(xiàng)正確；由于變壓器副線圈干路中電流變小，所以原線圈中電流變小，即電流表示數(shù)變小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；閉合開(kāi)關(guān)S后，并聯(lián)電路阻值變小，總電阻也變小，干路中電流變大，R1

兩端電壓變大，并聯(lián)電路電壓變小，經(jīng)過(guò)R2電流變小，即電流表示數(shù)變小，示數(shù)變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤.因變壓器功率變大，故電流表

答案：B25/46考向2負(fù)載電阻不變情況(如圖10-2-11所表示)

圖10-2-11

26/46

【典題5】如圖10-2-12所表示，發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)為e＝678sin100πt(V)，變壓器副線圈匝數(shù)可調(diào)，滑片P置于a處時(shí)，用戶恰好得到220V電壓，R表示輸電線電阻.以下說(shuō)法正確是()A.電流頻率為100HzB.電壓表示數(shù)為220VC.電壓表示數(shù)為678V圖10-2-12D.當(dāng)滑片P向上滑時(shí)，示數(shù)變大27/46解析：電流頻率為f＝

ω2π＝100π 2πHz＝50Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因用戶恰好得到220V電壓，即電壓表示數(shù)大于220V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓表示數(shù)等于交流電有效值，答案：D28/46熱點(diǎn)3遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題[熱點(diǎn)歸納]遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題“三二一”：(1)理清三個(gè)回路(如圖10-2-13所表示)： 圖10-2-13在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I線＝I3.29/46

(2)抓住兩個(gè)聯(lián)絡(luò)：

30/46

【典題6】如圖10-2-14為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.在T原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt交流電源，若輸送電功率為P，輸電線總電阻為2r，不考慮其它原因影響，則輸電線上損失電功率為()圖10-2-1431/46

答案：C32/46方法技巧：輸電線路功率損失計(jì)算方法：33/46

【遷移拓展】(多項(xiàng)選擇，

年廣東江門模擬)某小型水電站電能輸送示意圖如圖10-2-15所表示.已知輸電線總電阻R＝10Ω，降壓變壓器T2

原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，電阻R0＝11Ω.若T1、T2均為理想變壓器，T2

副線圈兩端電壓表示式為u＝220sin100πt(V)，以下說(shuō)法正確是()

圖10-2-15A.發(fā)電機(jī)中電流改變頻率為100HzB.經(jīng)過(guò)R0

電流有效值為20AC.升壓變壓器T1

輸入功率為4650WD.若R0

電阻減小，發(fā)電機(jī)輸出功率也減小34/46解析：變壓器不能改變交變電流頻率，交變電流頻率f＝

ω2π＝50Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；降壓變壓器副線圈兩端交變電壓有效值為220V，負(fù)載電阻為11Ω，所以經(jīng)過(guò)R0

電流有效值是I＝20A，選項(xiàng)B正確；依據(jù)電流與匝數(shù)成反比可知，輸電線上電流為I′＝5A，所以輸電線上消耗功率為I′2R＝250W，用電器消耗功率為I2R0＝4400W，所以升壓變壓器輸入功率為4650W，選項(xiàng)C正確；當(dāng)用電器電阻R0

減小時(shí)，經(jīng)過(guò)用電器電流增大，經(jīng)過(guò)輸電線電流增大，用電器功率增大，輸電線損耗功率增大，則發(fā)電機(jī)輸出功率也增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

答案：BC35/46特殊變壓器模型考向1自耦變壓器

自耦變壓器又稱為調(diào)壓變壓器，它只有一個(gè)線圈，把全部線圈作為原線圈或副線圈，線圈一部分作為副線圈或原線圈.由此自耦變壓器能夠降壓，也能夠升壓，變壓器基本規(guī)律對(duì)自耦變壓器均適用.36/46

【典題7】自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈某部分.一升壓式自耦調(diào)壓變壓器電路如圖10-2-16所表示，其副線圈匝數(shù)可調(diào).已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V交流電源上.當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上功率為2kW.設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓有效值為U2，且變壓器是理想，則U2

和I1

分別約為()37/46圖10-2-16B.380V和9.1AD.240V和9.1AA.380V和5.3AC.240V和5.3A答案：B38/46考向2雙副線圈變壓器

計(jì)算含有兩個(gè)(或兩個(gè)以上)副線圈變壓器問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意三個(gè)關(guān)系：39/46

【典題8】如圖10-2-17所示，接在理想變壓器回路中四個(gè)規(guī)格相同燈泡都正常發(fā)光，那么，理想變壓器匝數(shù)比n1∶n2∶n3為()圖10-2-17A.1∶1∶1C.6∶2∶1