資源簡介

(共63張PPT)
第2節(jié)
變壓器
電能的輸送
一、理想變壓器
兩個線圈
1.變壓器的構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在
鐵芯上的____________組成的.
構(gòu)造圖
符號
(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級線圈.
(2)副線圈：與________連接的線圈，也叫次級線圈.
2.變壓器的原理：電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于
電流的________、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化.
變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生__________，所以盡管兩個線圈之間
沒有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流.互感現(xiàn)象是變壓器工作的
基礎(chǔ).
大小
感應(yīng)電動勢
負(fù)載
3.理想變壓器及其基本關(guān)系.
理想變壓器 (1)沒有“銅損”(線圈電阻為零，不發(fā)熱)
(2)沒有“鐵損”(鐵芯中無渦流，不發(fā)熱)
(3)沒有“漏磁”(磁通量全部集中在鐵芯中)
(續(xù)表)
P出
n1
n2
n2
n1
率 P損＝I2R線＝________，可知 P損∝ .
二、遠(yuǎn)距離輸電
I2R線
電阻
輸電電壓
1.根據(jù) P損＝__________，降低輸電損耗有兩種方法：
(1)減小輸電線的________.
(2)減小輸電導(dǎo)線中的電流：在輸送功率一定的情況下，根據(jù)
P＝UI，要減小電流，必須提高_(dá)_________.
2.遠(yuǎn)距離輸電的功率損失.
(1)輸送功率一定時，線路電流 I＝_____，輸電線上損失的功
1
U2
P
U
P2R線
U2
(2)遠(yuǎn)距離輸電中的功率關(guān)系：P輸＝P損＋P用.
【基礎(chǔ)自測】
1.判斷下列題目的正誤.
(1) 理想變壓器的基本關(guān)系式中，電壓和電流均為有效值.
(
)
(2)變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的
頻率.(
)
(3)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損
失.(
)
(4) 高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗.
(
)
(5)在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電
能損失越大.(
)
答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
2.(多選，2024 年河南卷)電動汽車制動時可利用車輪轉(zhuǎn)動將
其動能轉(zhuǎn)換成電能儲存起來.車輪轉(zhuǎn)動時帶動磁極繞固定的線圈旋
轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生電流.磁極勻速轉(zhuǎn)動的某瞬
間，磁場方向恰與線圈平面垂直，如圖所示.
將兩磁極間的磁場視為勻強(qiáng)磁場，則磁極再轉(zhuǎn)
)
過 90°時，線圈中(
A.電流最小
B.電流最大
D.電流方向由 Q 指向 P
C.電流方向由 P 指向 Q
答案：BD
3.如圖甲所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，
RT 為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1 為定值電阻，電壓
表和電流表均為理想交流電表.原線圈所接電壓 u 隨時間 t 按正
弦規(guī)律變化，如圖乙所示.下列說法正確的是(　　)
甲
乙
A.變壓器輸入、輸出功率之比為 4∶1
B.變壓器原、副線圈中的電流強(qiáng)度之比為 4∶1
C.u 隨 t 變化的規(guī)律為 u＝51sin (50πt) V
D.若熱敏電阻 RT 的溫度升高，則電壓表的示數(shù)不變，電流表
的示數(shù)變大
答案：D
4.(2024年廣東梅州三模)呼吸機(jī)是治療疾病的重要設(shè)備，其核
心元件為呼吸機(jī)馬達(dá)(即電動機(jī)).圖為某品牌呼吸機(jī)馬達(dá)的技術(shù)參
數(shù)，用圖示交流電源通過理想變壓器給馬達(dá)供電，使其正常工作.
則(
)
呼吸機(jī)馬達(dá)技術(shù)參數(shù)：
供電電壓：24 V
空載轉(zhuǎn)速：443 000 rpm
空載電流：0.2 A
額定轉(zhuǎn)速：30 000 rpm
額定負(fù)載力矩：10 N·m
額定電流：1.9 A
額定輸出功率：32 W
A.馬達(dá)內(nèi)線圈的電阻為 12 Ω
B.馬達(dá)正常工作時理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 55∶6
C.該交流電源的電壓有效值為 311 V
D.該交流電源每秒內(nèi)電流方向變化 50 次
答案：B
熱點(diǎn) 1 理想變壓器原理和基本關(guān)系
[熱點(diǎn)歸納]
1.理想變壓器的工作原理.
2.理想變壓器的各量的制約關(guān)系.
考向 1 基本關(guān)系的應(yīng)用
【典題1】(多選，2024 年海南卷)電動汽車充電站變壓器輸入
電壓為 10 kV，輸出電壓為 220 V，每個充電樁輸入電流 16 A，設(shè)
原副線圈匝數(shù)分別為 n1、n2，輸入正弦交流電的頻率為 50 Hz，則
下列說法正確的是(　　)
A.交流電的周期為 0.02 s
B.原、副線圈匝數(shù)比 n1∶n2＝11∶500
C.輸出的最大電壓為 220 V
D.若 10 臺充電樁同時使用，輸入功率為 35.2 kW
答案：AD
方法技巧 關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說明
(1)變壓器不能改變直流電壓.
(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電
流的頻率.
(3)理想變壓器本身不消耗能量.
(4)理想變壓器基本關(guān)系中的 U1、U2、I1、I2 均為有效值.
考向 2 變壓器原線圈與用電器串聯(lián)的問題
【典題 2】(多選，2023 年山東泰安二模)在如圖甲所示的交
流電路中，電源電壓的有效值為 220 V，理想變壓器原、副線圈
的匝數(shù)比為 10∶1，R1、R2 為定值電阻，且 R2＝6 Ω，R3 為電阻
箱.當(dāng) R3＝4 Ω時，電阻 R2 兩端電壓 U2 隨時間變化的正弦曲線如
圖乙所示.下列說法正確的是(　　)
甲
乙
A.電阻 R1 的阻值為 100 Ω
B.電阻 R1 的阻值為 200 Ω
C.當(dāng) R3＝4 Ω時，變壓器的輸出功率最大
D.當(dāng) R3＝0 Ω時，變壓器的輸出功率最大
答案：AD
考向 3 變壓器原線圈與用電器并聯(lián)的問題
【典題 3】如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為
1∶4，a、b 兩端接到交流電源上，R1、R2 為阻值相同的定值電
阻.下列說法正確的是(
)
答案：C
匝數(shù)比不變的情況 負(fù)載電阻不變的情況
熱點(diǎn) 2 理想變壓器的動態(tài)分析
常見的理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種：匝數(shù)比不變
的情況和負(fù)載電阻不變的情況.
(續(xù)表)
考向 1 匝數(shù)比不變的情況
【典題4】(2022 年廣東惠州調(diào)研)一理想變壓器原、副線圈
的匝數(shù)比為 311∶11，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲，副
線圈接如圖乙電路，P 為滑動變阻器的滑片，下列說法正確的是
(
)
甲
乙
A.副線圈輸出電壓的頻率為 200 Hz
B.副線圈輸出電壓的有效值為 11 V
C.P 向右移動時，變壓器原、副線圈的電流都增加
D.P 向右移動時，變壓器的輸入功率減小
解析：由圖像可知，交流電的周期為 T＝0.02 s，變壓器不改
50 Hz，A 錯誤；原線圈的電壓的最大值為 U1m＝311 V，根據(jù)電壓
與匝數(shù)成正比可知 U1m∶U2m＝n1∶n2＝311∶11，可得副線圈電壓
B 錯誤；原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比，原、副線圈的匝數(shù)不
變，輸入電壓不變，則副線圈兩端的電壓不變，P 右移，滑動變阻
功率增加，則變壓器的輸入功率也增加.由 P＝UI 可知變壓器原、
副線圈的電流都增加，C 正確，D 錯誤.
答案：C
思路導(dǎo)引
由圖像得到周期、頻率、原線圈電壓的有效值，
然后根據(jù)匝數(shù)比得到負(fù)線圈電壓的有效值，原副線圈匝數(shù)比不變
的情況下，原副線圈的電流按相同的變化趨勢變化，由副線圈電
阻的變化得到電流的變化和功率的變化，然后推及原線圈.
考向 2 匝數(shù)比變化的情況
【典題 5】(2022 年廣東深圳二模)如圖，是某風(fēng)力發(fā)電節(jié)
能路燈的電路簡化圖.風(fēng)速為 v 時，交流發(fā)電機(jī)的電動勢表達(dá)式
為 e＝2v·sin ωt(V)，能感應(yīng)風(fēng)速大小的調(diào)節(jié)器(不消耗副線圈電路
的電能)可以控制變壓器副線圈的滑片 P 上下移動，使燈泡始終保
持額定電壓正常發(fā)光，下列說法正確的是(
)
A.風(fēng)速變大時，流過燈泡的電流變大
B.風(fēng)速變大時，滑片 P 將向上移動
C.風(fēng)速變大時，變壓器的輸入電壓變大
D.風(fēng)速變大時，變壓器的輸出電壓變大
解析：調(diào)節(jié)器可以控制變壓器副線圈的滑片 P 上下移動，使
燈泡始終保持額定電壓正常發(fā)光，所以風(fēng)速變大時，流過燈泡的
電流不變，變壓器的輸出電壓不變，A、D 錯誤;由題意知 e＝2v·
sin ωt(V)，所以風(fēng)速變大時，交流發(fā)電機(jī)的電動勢變大，則變壓器
的輸入電壓變大，C 正確;由變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系
U1
U2
＝
n1
n2
可知，輸入電壓 U1 增大，輸出電壓 U2 不變，原線圈匝數(shù) n1 不
變時，副線圈匝數(shù) n2 應(yīng)減小，則滑片 P 向下移動，B 錯誤.
答案：C
方法技巧 含有變壓器的動態(tài)電路問題的解題思路
熱點(diǎn) 3 常見的變壓器
1.自耦變壓器.
自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個線圈，其中的一部分作
為另一個線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時，它可以升壓也可以
降壓，變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器均適用，如圖所示.
甲
乙
種類 電壓互感器 電流互感器
原理圖
原線圈的連接 并聯(lián)在高壓電路中 串聯(lián)在交流電路中
2.互感器.
互感器分為電壓互感器和電流互感器，比較如下表所示：
種類 電壓互感器 電流互感器
副線圈的連接 連接電壓表 連接電流表
互感器的作用 將高電壓變?yōu)榈碗妷?將大電流變成小電流
利用的公式 I1n1＝I2n2
(續(xù)表)
【典題 6】如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖.發(fā)電
站輸出的電壓 U1 不變，升壓變壓器輸出電壓為 U2，降壓變壓
器原、副線圈兩端的電壓分別為 U3 和 U4.為了測高壓電路的電壓
和電流，在輸電線路的起始端接入電壓互感器和電流互感器，若
不考慮變壓器和互感器自身的能量損耗，所有的電表均為理想電
表，則(
)
A.①為電流表，②為電壓表
B.U2>U3
C.僅將滑片 Q 下移，則輸電線損耗功率減少
D.凌晨時分，用戶家的燈將變得更暗
解析：由題圖可知①接在火線和零線之間，為電壓表，②接
在同一條線上，測得是電流，為電流表，A錯誤；由于輸電線上有
電壓降，所以 U2>U3 ，B 正確；僅將滑片 Q 下移，則輸電電壓 U2
增大，R 不變，所以輸電電流 I2 增大，而輸電線損耗功率為ΔP＝
，所以輸電線損耗功率增大，C 錯誤；凌晨時分，降壓變壓器
的輸出端用電量減少，電路中的電流減小，則輸電線上的電壓降
減小，則降壓變壓器的輸入電壓增大，用戶家的燈得到的電壓變
大，將變得更亮，D 錯誤.
答案：B
【典題 7】(2023 年浙江金華聯(lián)考)如圖為可調(diào)壓式自耦變
壓器，在電壓 U1 保持不變的情況下，滑片 P 順時針轉(zhuǎn)過適當(dāng)
)
角度，滑片 P′向上移動適當(dāng)距離，則(
A.U2 將增大
B.U2 將不變
C.定值電阻 R0 的熱功率減小
D.流經(jīng)定值電阻 R0 的電流不變
解析：由題意可知，滑片 P 順時針轉(zhuǎn)過適當(dāng)角度，則副線圈
兩端電壓與原線圈兩端電壓及匝數(shù)比有關(guān)，與副線圈電路的總電
阻的大小無關(guān)，A 、B錯誤；副線圈兩端電壓 U2 減小，滑片 P′向上
移動適當(dāng)距離，可知滑動變阻器接入電路的電阻增大，則副線圈
回路的總電阻增大，副線圈回路中電流減小，流經(jīng)定值電阻 R0 的
電流減小，由 P＝I2R0 可知，定值電阻 R0 的熱功率減小，C 正確，
D 錯誤.
答案：C
熱點(diǎn) 4 遠(yuǎn)距離輸電問題
[熱點(diǎn)歸納]
1.理清三個回路(如圖所示).
回路 1：發(fā)電機(jī)回路.該回路中，通過線圈 1 的電流 I1 等于發(fā)
電機(jī)中的電流 I機(jī)；線圈 1 兩端的電壓 U1 等于發(fā)電機(jī)的路端電壓
U機(jī)；線圈 1 輸入的電功率 P1 等于發(fā)電機(jī)輸出的電功率 P機(jī).
回路 2：輸送電路. I2＝I3＝I線，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3.
回路 3：輸出電路. I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用.
2.抓住兩個聯(lián)系.
3.掌握兩種損耗.
【典題8】(2024 年湖南卷)根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)，截止到2023
年 9 月，我國風(fēng)電裝機(jī) 4 億千瓦，連續(xù) 13 年居世界第一位，湖南
在國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位.某實(shí)驗(yàn)小組模擬風(fēng)力發(fā)電
廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電的裝置如圖所示.已知發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以角速度ω 勻
速轉(zhuǎn)動，升、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線路上的總電阻
可簡化為一個定值電阻 R0.當(dāng)用戶端
接一個定值電阻 R 時，R0 上消耗的
功率為 P.不計(jì)其余電阻，下列說法
正確的是(
)
A.風(fēng)速增加，若轉(zhuǎn)子角速度增加一倍，則 R0 上消耗的功率為
4P
B.輸電線路距離增加，若 R0 阻值增加一倍，則 R0 消耗的功率
為 4P
C.若升壓變壓器的副線圈匝數(shù)增加一倍，則 R0 上消耗的功率
為 8P
D.若在用戶端再并聯(lián)一個完全相同的電阻 R，則 R0 上消耗的
功率為 6P
解析：如圖所示為等效電路圖.
設(shè)降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為 k∶1，則輸電線上的電流為
，轉(zhuǎn)子在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢為 e＝NBSωsin ωt，
當(dāng)轉(zhuǎn)子角速度增加一倍時，升壓變壓器原、副線圈兩端電壓都增加
一倍，輸電線上的電流變?yōu)?I2′＝2I2，故 R0 上消耗的電功率變?yōu)樵?br/>來的 4 倍，A 正確；升壓變壓器副線圈匝數(shù)增加一倍，副線圈兩
端電壓增加一倍，輸電線上的電流增加一倍，故 R0 上消耗的電功
率變?yōu)樵瓉淼?4 倍，C 錯誤；若 R0 阻值增加一倍，輸電線路上的
答案：A
方法技巧 輸電線路功率損失的計(jì)算方法
(1)P損＝P－P′，P 為輸入功率，P′為用戶所得功率.
(4)P損＝ΔUI線，ΔU 為輸電線路上損失的電壓，I線為輸電線路
上的電流.
特殊的變壓器模型
模型一 含有兩個副線圈的變壓器
副線圈有兩個或兩個以上時，一般從原、副功率相等入手.由
于電壓與匝數(shù)仍然成正比，副線圈的用電器為純電阻時，應(yīng)用
額定功率，而原線圈的功率應(yīng)用 P1＝U1I1，之后根據(jù) P1＝P2 求解
相關(guān)量.
【典題9】(多選，2024年廣東佛山模擬)如圖所示的電路，理
想變壓器中三個線圈的匝數(shù)比為 n1∶n2∶n3＝44∶3∶1，原線圈
n1 接到 220 V 交流電源.有兩只電阻 R1＝45 Ω，R2＝5 Ω.某同學(xué)進(jìn)
行如下連接并作出分析，正確的是(
)
A.當(dāng) R1 接到 a、b 兩端時獲得的電壓為 15 V
B.當(dāng) R2 接到 c、d 兩端時流過的電流為 1 A
C.串聯(lián) R1、R2，再接到 a、d 兩端，用一導(dǎo)線連接 b、c 兩端
時它們獲得的電壓為 20 V
D.串聯(lián) R1、R2，再接到 a、c 兩端，用一導(dǎo)線連接 b、d 兩端
時它們獲得的電壓為 20 V
答案：ABC
模型二 電路中含有二極管的變壓器
1.當(dāng)副線圈回路中含有二極管時，由于二極管具有單向?qū)щ?br/>性，會使交變電流只有一半時間通電，經(jīng)過二極管后的輸出電壓
的有效值與副線圈兩端交流電壓的正常有效值不相等.
2.經(jīng)過二極管后的輸出電壓的有效值應(yīng)根據(jù)電流的熱效應(yīng)進(jìn)
行計(jì)算.
【典題10】(2025 年江蘇泰州開學(xué)考)如圖所示為電蚊拍升壓
電路的一部分，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為 1∶200，D 為
理想二極管.將干電池電壓轉(zhuǎn)變成峰值為 3
V 的正弦交流電輸
入到變壓器原線圈，則輸出端 A、B 間的最終電壓為(
)
答案：B
思路導(dǎo)引
有二極管與無二極管相比，矩形線圈產(chǎn)生的電動
勢不受影響.有二極管時，電阻 R 上有一半時間有電流通過，熱功
率變?yōu)樵瓉淼囊话耄妷罕淼氖緮?shù)為電壓的有效值，變?yōu)樵瓉淼?br/>.

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