第十一章交變電流傳感器第2講變壓器、電能輸送1/71過好雙基關(guān)2/71一、理想變壓器1.結(jié)構(gòu)如圖1所表示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上

組成.圖1兩個線圈(1)原線圈：與交流電源連接線圈，也叫

線圈.(2)副線圈：與負(fù)載連接線圈，也叫

線圈.2.原理電流磁效應(yīng)、

.初級次級電磁感應(yīng)3/713.理想變壓器原、副線圈基本量關(guān)系理想變壓器(1)沒有能量損失(繞線無電阻、鐵芯無渦流)(2)沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系功率關(guān)系依據(jù)能量守恒可得：原線圈輸入功率等于副線圈輸出功率，即P入＝___電壓關(guān)系原、副線圈電壓之比等于其匝數(shù)之比，公式：＝，與負(fù)載、副線圈個數(shù)無關(guān)P出4/71基本關(guān)系電流關(guān)系(1)只有一個副線圈時：

＝___(2)有多個副線圈時：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交變電流)頻率5/714.幾個慣用變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器，如圖2甲(降壓作用)、乙(升壓作用)所表示.圖26/71低電壓小電流7/71答案自測1關(guān)于理想變壓器，以下說法正確是A.變壓器只對改變電流起作用，對恒定電流不起作用B.變壓器不但能改變交變電流電壓，還能改變交變電流頻率C.正常工作變壓器，當(dāng)副線圈與用電器斷開時，副線圈兩端無電壓D.變壓器副線圈并聯(lián)更多用電器時，原線圈輸入電流隨之減小√8/71二、電能輸送如圖3所表示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得到電功率為P′，用戶電壓為U′，輸電線總電阻為R.圖31.輸出電流2.電壓損失(1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝___IR9/713.功率損失(1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝

＝______4.降低輸電線上電能損失方法(1)減小輸電線電阻R.由R＝ρ知，可加大導(dǎo)線

、采取_________材料做導(dǎo)線.(2)減小輸電線中電流.在輸電功率一定情況下，依據(jù)P＝UI，要減小電流，必須提升

.I2R橫截面積電阻率小輸電電壓10/71答案自測2教材P50第3題改編從發(fā)電站輸出功率為220kW，輸電線總電阻為0.05Ω，用110V和11kV兩種電壓輸電.兩種情況下輸電線上由電阻造成電壓損失之比為A.100∶1 B.1∶100 C.1∶10 D.10∶1√解析11/71研透命題點12/71例1

(·全國卷Ⅰ·16)一含有理想變壓器電路如圖4所表示，圖中電阻R1、R2和R3阻值分別為3Ω、1Ω和4Ω，

為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓有效值恒定.當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為

命題點一理想變壓器原理應(yīng)用能力考點師生共研A.2 B.3C.4 D.5圖4答案解析√13/7114/7115/71變式1

(多項選擇)(·全國卷Ⅲ·19)如圖5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，兩燈泡均能正常發(fā)光.以下說法正確是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a和b電功率之比為9∶1D.此時a和b電功率之比為1∶9答案解析√圖5√16/7117/711.匝數(shù)比不變情況(如圖6)(1)U1不變，依據(jù)

，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負(fù)載電阻R怎樣改變，U2不變.(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生改變時，I2改變，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生改變.(3)I2改變引發(fā)P2改變，P1＝P2，故P1發(fā)生改變.

命題點二理想變壓器動態(tài)分析能力考點師生共研圖618/712.負(fù)載電阻不變情況(如圖7)圖719/71例2

(多項選擇)(·山東濰坊中學(xué)一模)如圖8所表示，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈經(jīng)過燈泡L1與正弦式交流電相連，副線圈經(jīng)過導(dǎo)線與兩個相同燈泡L2和L3相連，開始時開關(guān)S處于斷開狀態(tài).當(dāng)S閉合后，全部燈泡都能發(fā)光.以下說法中正確是A.燈泡L1和L2中電流有效值可能相等B.燈泡L2兩端電壓變小C.燈泡L1變亮，燈泡L2亮度不變D.變壓器原線圈輸入功率不變答案解析圖8√√20/71解析當(dāng)S閉合后，依據(jù)I1n1＝I2n2可知，因為是降壓變壓器，n1>n2，則I1<I2，I1等于燈泡L1電流，I2是燈泡L2和L3電流之和，則燈泡L1、L2中電流有效值可能相等，故A正確；當(dāng)S閉合后，副線圈回路總電阻變小，輸出功率變大，輸出電流變大，變壓器輸入功率等于輸出功率，所以變壓器輸入功率變大，輸入電流變大，燈泡L1分擔(dān)電壓變大，燈泡L1變亮，則原線圈兩端電壓減小，又原、副線圈匝數(shù)不變，故副線圈兩端電壓變小，燈泡L2兩端電壓變小，L2變暗，故B正確，C、D錯誤.21/71例3如圖9是原、副線圈都有中心抽頭(匝數(shù)二分之一處)理想變壓器，原線圈經(jīng)過單刀雙擲開關(guān)S1與電流表連接，副線圈經(jīng)過另一單刀雙擲開關(guān)S2與定值電阻R0相連接，經(jīng)過S1、S2能夠改變原、副線圈匝數(shù).現(xiàn)在原線圈加一電壓有效值為U正弦交流電，當(dāng)S1接a，S2接c時，電流表示數(shù)為I，以下說法正確是A.當(dāng)S1接a，S2接d時，電流為2IB.當(dāng)S1接a，S2接d時，電流為C.當(dāng)S1接b，S2接c時，電流為4ID.當(dāng)S1接b，S2接d時，電流為答案解析圖9√22/7123/71變式2

(多項選擇)如圖10所表示電路中，P為滑動變阻器滑片，保持理想變壓器輸入電壓U1不變，閉合開關(guān)S，以下說法正確是A.P向下滑動時，燈L變亮B.P向下滑動時，變壓器輸出電壓不變C.P向上滑動時，變壓器輸入電流變小D.P向上滑動時，變壓器輸出功率變大答案解析圖10√√24/7125/71例4

(·河南六市一聯(lián))如圖11甲所表示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，原線圈接入如圖乙所表示正弦交流電，副線圈與二極管(正向電阻為零，相當(dāng)于導(dǎo)線；反向電阻為無窮大，相當(dāng)于斷路)、定值電阻R0、熱敏電阻Rt(阻值隨溫度升高而減小)及報警器P(電流增加到一定值時報警器P將發(fā)出警報聲)組成閉合電路，電壓表、電流表均為理想電表.則以下判斷正確是含二極管電路動態(tài)分析拓展點圖11A.變壓器線圈輸出交流電頻率為25HzB.電壓表示數(shù)為22

VC.Rt處溫度減小到一定值時，報警器P

將發(fā)出警報聲D.報警器報警時，變壓器輸入功率比報警前小答案解析√26/71解析由題圖乙可知f＝

＝50Hz，而理想變壓器不改變交流電頻率，A項錯誤.27/71由題給條件可知，Rt處溫度升高到一定值時，報警器會發(fā)出警報聲，C項錯誤.因報警器報警時回路中電流比報警前大，則報警時副線圈回路總功率比報警前大，而輸入功率與輸出功率相等，D項錯誤.28/711.理清三個回路遠距離輸電電網(wǎng)間基本結(jié)構(gòu)如圖12所表示.輸電過程電路被劃分為三個獨立回路，即電源回路、輸送回路和用戶回路.在每個回路中，變壓器原線圈是回路用電器，而對應(yīng)副線圈是下一個回路電源，每個回路均可應(yīng)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路規(guī)律，而變壓器電壓、電流、功率關(guān)系則是聯(lián)絡(luò)不一樣回路橋梁.命題點三遠距離輸電能力考點師生共研圖1229/712.抓住兩個物理量聯(lián)絡(luò)(1)理想升壓變壓器聯(lián)絡(luò)了電源回路和輸送回路，由理想變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間關(guān)系是

，I1n1＝I2n2，P1＝P2.(2)理想降壓變壓器聯(lián)絡(luò)了輸送回路和用戶回路，由理想變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間關(guān)系是

，I3n3＝I4n4，P3＝P4.30/713.掌握一個能量守恒定律發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能，并經(jīng)過導(dǎo)線將能量輸送給線圈1，線圈1上能量就是遠程輸電總能量，在輸送過程中，先被輸送回路上導(dǎo)線電阻損耗一小部分，剩下絕大部分經(jīng)過降壓變壓器和用戶回路被用戶使用消耗，所以其能量關(guān)系為P1＝P線損＋P用戶.31/71例5

(·福建理綜·15)圖13為遠距離輸電示意圖，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13答案解析√32/7133/71變式3

(多項選擇)(·湖南六校聯(lián)考)某大型光伏電站功率是500kW，電壓為12V，送往外地時，先經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)化為220V交流電(轉(zhuǎn)化效率為80%)，然后經(jīng)變壓器Ⅰ升壓為20000V，經(jīng)過總電阻為20Ω輸電線路送往某地，再經(jīng)變壓器Ⅱ降為220V，電壓供用戶使用，以下說法正確是A.變壓器Ⅱ原、副線圈匝數(shù)比為1000∶11B.變壓器Ⅰ原、副線圈匝數(shù)比為11∶1000C.用戶最多可使用功率為392kWD.用戶負(fù)載越多，線路上損耗功率越小答案解析√√34/71用戶最多可使用功率為P用＝P2－I2R線＝4×105W－8000W＝392kW，C項正確.用戶負(fù)載越多，線路上電流越大，線路上損耗功率越大，D項錯誤.35/711.自耦變壓器自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個線圈，其中一部分作為另一個線圈，當(dāng)交流電源接不一樣端點時，它能夠升壓也能夠降壓，變壓器基本關(guān)系對自耦變壓器均適用，如圖14所表示.

命題點四兩種特殊變壓器模型基礎(chǔ)考點自主悟透圖1436/712.互感器分為電壓互感器和電流互感器，二者比較以下：

電壓互感器電流互感器原理圖原線圈連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交流電路中37/71副線圈連接連接電壓表連接電流表互感器作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏骼霉絀1n1＝I2n238/71例6如圖15甲所表示為一自耦變壓器，變壓器原線圈AB端輸入電壓如圖乙所表示，副線圈電路中定值電阻R0＝11Ω，電容器C擊穿電壓為22V，移動滑片P使電容器剛好不會被擊穿，全部電表均為理想電表，以下說法正確是圖1539/71A.電壓表示數(shù)為220VB.原、副線圈匝數(shù)比為10∶1C.電流表示數(shù)等于經(jīng)過電阻R0電流D.原線圈AB端輸入電壓改變規(guī)律為u＝311sinπtV答案解析√40/71解析由題圖乙知輸入電壓有效值即電壓表示數(shù)，為220V，A正確；電容器通交流電，所以電流表示數(shù)大于經(jīng)過電阻R0電流，C錯誤；由題圖乙知交流電周期為0.02s，所以角速度為100πrad/s，原線圈AB端輸入電壓改變規(guī)律為u＝311sin100πtV，D錯誤.41/71例7

(·山西太原模擬)普通交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要經(jīng)過電流互感器來連接，圖16中電流互感器ab一側(cè)線圈匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側(cè)線圈匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則A.ab接MN、cd接PQ，Iab＜IcdB.ab接MN、cd接PQ，Iab＞IcdC.ab接PQ、cd接MN，Iab＜IcdD.ab接PQ、cd接MN，Iab＞Icd答案解析√圖1642/7143/71課時作業(yè)44/711.(·北京理綜·16)如圖1所表示，理想變壓器原線圈接在u＝220sin100πt(V)交流電源上，副線圈接有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.以下說法正確是A.原線圈輸入功率為220WB.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答案12345678910111213雙基鞏固練14圖1√解析45/71123456789101112131446/712.(·天津和平質(zhì)量調(diào)查)如圖2甲所表示電路中，L1、L2、L3為三只“6V

3W”燈泡，變壓器為理想變壓器.各電表均為理想電表.當(dāng)ab端接如圖乙所表示交變電壓時，三只燈泡均正常發(fā)光.以下說法中正確是A.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2B.副線圈兩端輸出交流電頻率為50HzC.電流表示數(shù)為0.5AD.電壓表示數(shù)為18V答案解析12345678910111213圖2√1447/71電流表示數(shù)IA＝I2＝2I0＝1A，C項錯誤.123456789101112131448/713.如圖3甲是遠距離輸電線路示意圖，圖乙是用戶端電壓隨時間改變圖象，則A.發(fā)電機產(chǎn)生交流電頻率是100HzB.降壓變壓器輸出電壓有效值是340VC.輸電線電流僅由輸送功率決定D.僅增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)，其它條件不變，輸電線上損失功

率減小圖3√答案解析123456789101112131449/7112345678910111213解析由題圖乙可知交流電周期T＝0.02s，則頻率f＝

＝50Hz，變壓器不改變交流電周期與頻率，則A錯.輸電線電流由輸送功率和輸送電壓共同決定，則C錯.當(dāng)僅增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)時，則輸電電壓增大，由P＝UI可知，輸電電流減小，再由P＝I2R可知輸電線上損失功率減小，則D正確.1450/714.(多項選擇)(·湖南長沙三月模擬)圖4中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，兩電表均為理想交流電表.若R1兩端電壓瞬時值表示式為u1＝10sin100πtV，則以下說法正確是A.電流表示數(shù)為0.5AB.電壓表示數(shù)為14.14VC.R2消耗功率為20WD.原線圈輸入交流電頻率為100Hz答案解析12345678910111213√圖4√1451/71電壓表測是R2兩端電壓UR2＝I2R2＝20V，B錯誤.R2消耗功率PR2＝I22R2＝20W，C正確.123456789101112131452/715.(多項選擇)普通交流電流表和交流電壓表不能直接接在高壓輸電線路上測電流和電壓，通常要經(jīng)過互感器來連接，現(xiàn)在在圖5高壓電路輸入端已接入兩個互感器，原、副線圈匝數(shù)比分別為1∶200和200∶1，圖中甲、乙表示電壓表或電流表，已知電路中電壓表讀數(shù)為11V，電流表讀數(shù)為1A，則A.甲電表是電壓表，乙電表是電流表B.甲電表是電流表，乙電表是電壓表C.圖示高壓輸送電路輸電線總電阻是11ΩD.圖示高壓輸送電路輸入總功率為440kW答案12345678910111213√圖5√1453/716.(多項選擇)(·河北冀州調(diào)研)如圖6所表示，理想變壓器輸入端接在電動勢隨時間改變、內(nèi)阻為r交流電源上，輸出端接理想電流表及阻值為R負(fù)載.假如要求負(fù)載上消耗電功率最大，則以下說法正確是圖6答案12345678910111213√√解析1454/71123456789101112131455/717.一自耦變壓器如圖7所表示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在a、b間作為原線圈.經(jīng)過滑動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，c、d間輸出電壓為U2，在將滑動觸頭從M點順時針轉(zhuǎn)到N點過程中A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高C.U2<U1，U2降低 D.U2<U1，U2升高圖7√答案解析123456789101112131456/718.(多項選擇)如圖8所表示，T為理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為5∶1.A1、A2為理想交流電流表，V1、V2為理想交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻(阻值隨光照強度增大而減小)，原線圈兩端電壓u＝220sin314tV，以下說法正確是A.當(dāng)光照增強時，電壓表V1示數(shù)為44V且保

持不變B.當(dāng)光照增強時，電壓表V2示數(shù)增大C.經(jīng)過電流表A1電流方向每秒改變100次D.當(dāng)光照增強時，電流表A1、A2示數(shù)同時變大圖8√綜合提升練答案解析12345678910111213√1457/7112345678910111213解析原線圈兩端電壓有效值為220V，原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，所以副線圈電壓有效值為44V，電壓表V1示數(shù)為44V保持不變，與電阻改變無關(guān)，A錯誤；當(dāng)光照增強時，R3電阻減小，副線圈電路總電阻減小，電路總電流變大，R1電壓變大，副線圈總電壓不變，所以電壓表V2示數(shù)變小，B錯誤；1458/7112345678910111213當(dāng)光照增強時，R3電阻減小，副線圈電路總電阻減小，所以電路總電流要變大，所以A1、A2示數(shù)都要變大，故D正確.1459/719.(多項選擇)如圖9甲所表示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，原線圈接交流電源和交流電壓表、交流電流表，副線圈經(jīng)過電阻為R導(dǎo)線與熱水器、抽油煙機連接.已知原線圈兩端電壓保持不變，副線圈上電壓按如圖乙所表示規(guī)律改變.現(xiàn)閉合開關(guān)S接通抽油煙機，以下說法正確是A.熱水器兩端電壓瞬時值表示

式為u＝220sin100πtVB.電壓表示數(shù)為2200VC.電流表示數(shù)變大D.變壓器輸入功率增大答案解析圖912345678910111213√√√1460/71解析題圖乙為副線圈上電壓改變規(guī)律，而熱水器上電壓要小于副線圈上電壓，選項A錯誤；由交變電流規(guī)律可知，副線圈上電壓有效值為220V，由變壓器變壓關(guān)系可知，電壓表示數(shù)為2200V，選項B正確；閉合開關(guān)，副線圈輸出功率增大，則原線圈輸入功率增大，所以電流表示數(shù)變大，選項C、D正確.123456789101112131461/7110.(·河北唐山一模)一含有理想變壓器電路如圖10所表示，變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，圖中電阻R1、R2和R3阻值分別是4Ω、2Ω和3Ω，正弦交流電源有效值恒定為U.當(dāng)開關(guān)S斷開時，理想電流表示數(shù)為I，則當(dāng)S閉合時，電流表示數(shù)為圖10√答案解析123456789101112131462/7111.(多項選擇)(·山東濰坊質(zhì)檢)如圖11甲所表示電路中，理想變壓器原線圈接圖乙所表示正弦交變電流，閉合S后，額定電壓為20V用電器正常工作，理想交流電流表

示數(shù)為0.1A.已知圖中元件D含有正向電流導(dǎo)通、反向電流截止作用，以下判斷正確是A.交變電流頻率為50HzB.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為11∶1C.用電器額定功率為22WD.在用電器電阻不變情況下斷開開

關(guān)S，用電器功率將變?yōu)樵瓉矶种粓D1112345678910111213√√√答案解析1463/71解析由u－t圖象可知交變電流周期T＝0.02s，則頻率f＝

＝50Hz，A項正確.由題圖乙可知原線圈兩端輸入電壓U1＝220V，因閉合S后，額定電壓為20V用電器正常工作，則此時變壓器副線圈兩端電壓U2＝20V，n1∶n2＝U1∶U2＝220V∶20V＝11∶1，B項錯誤.理想變壓器P入＝P出＝I1U1＝22W，又P出＝P電器，C正確.若在用電器電阻不變情況下斷開開關(guān)S，則一個周期內(nèi)用電器只有半個周期時間正常工作，用電器功率變?yōu)樵瓉矶种?，D項正確.123456789101112131464/7112.(多項選擇)如圖12為某小型水電站電能輸送示意圖，發(fā)電機經(jīng)過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電.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，副線圈與純電阻用電器組成閉合電路，用電器電阻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).以下說法正確是A.發(fā)電機中電流改變頻率為100HzB.經(jīng)過用電器電流有效值為20AC.升壓變壓器輸出功率為4650WD.當(dāng)用電器電阻R0減小時，發(fā)電機輸出功率減小答案解析12345678910111213圖12√√1465/71123456789101112131466/71123456