第2讲 变压器　电能的输送

第十二章

交变电流电磁振荡与电磁波传感器第2讲

变压器电能的输送目录123教材阅读指导考点一理想变压器的工作原理和基本关系考点二理想变压器的动态分析考点三电能的输送课时作业45教材阅读指导(对应人教版选择性必修第二册相关内容及问题)

第三章第3节[思考与讨论]。

第三章第3节阅读[科学漫步]“无线充电技术”这一部分内容。

第三章第3节[练习与应用]T3；T4。提示：T3：1600。T4：副线圈。因为降压变压器副线圈中电流大于原线圈中电流。提示：原线圈电流的电场能→铁芯中的磁场能→副线圈电流的电场能。

第三章第4节[思考与讨论]，如何降低输电线路损失的功率P损更有效？

第三章第4节[练习与应用]T2。

第三章[复习与提高]B组T3。提示：将输电电压U误认为输电线上损失的电压。考点一理想变压器的工作原理和基本关系1．构造：如图所示。变压器由__________和_____________________组成。(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫__________。(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫__________。闭合铁芯绕在铁芯上的两个线圈初级线圈次级线圈互感降压升压1．变压器不但可以改变交流电压，也可以改变稳恒直流电压。(

)2．理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。(

)3．变压器能改变交变电流的频率。(

)××√1．理想变压器的工作过程分析2．基本关系式中物理量之间的决定关系制约关系功率副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入(可简记为“用决定供”)电压原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2(当U1和匝数比不变时，不论负载电阻R变化与否，U2不会改变)电流副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1频率原线圈电流频率f1决定副线圈电流频率f2例1

(人教版选择性必修第二册·第三章第3节[练习与应用]T2改编)有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1140匝，副线圈是(

)A．1081匝 B．1800匝C．108匝 D．8010匝例2

(2025·河北省保定市高三上11月月考)如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中匝数为n1的原线圈接到220V的交流电源上，匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R2、R3组成闭合回路。已知通过电阻R3的电流I3＝2A，电阻R2＝110Ω，则通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1分别是(

)A．10A，12A B．10A，20AC．1A，0．7A D．1A，3A变压器原线圈所在电路中含有负载问题的分析(1)将原线圈看成用电器，在原线圈电路中可应用串并联电路规律、闭合电路欧姆定律等。(2)原、副线圈的电流关系往往是解决问题的突破口。考点二理想变压器的动态分析例4

(多选)如图甲所示为一可调自耦式理想变压器。A、B间线圈加上如图乙所示的正弦式交流电压，P为可调触头，B、P间接有一理想交流电流表和滑动变阻器R(最大阻值为100Ω)，Q为滑动变阻器的滑动触头。现将P、Q分别调至AB线圈和滑动变阻器R的正中央，则(

)A．电流表示数为2．2AB．流过R的交流电的频率为100HzC．若保持Q位置不动，将P顺时针转动少许，则电流表示数变大，变压器输出功率变大D．若保持P位置不动，将Q向上移动少许，则电流表示数变大，变压器输出功率变大例5

(2021·福建高考)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是(

)A．A1增大，V2不变，V3增大 B．A1增大，V2减小，V3增大C．A2增大，V2增大，V3减小 D．A2增大，V2不变，V3减小考点三

电能的输送电阻率横截面积输电电压1．高压输电的目的是增大输电的电流。(

)2．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。(

)3．正常工作的低压变电站，当所有用户的用电器全部断开时，变压器副线圈中的电流为零，副线圈两端电压也为零。(

)×××远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3。例6

(人教版选择性必修第二册·第三章第4节[练习与应用]T3改编)从发电站输出的功率为220kW，输电线的总电阻为0．05Ω，用220V和11kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为(

)A．50∶1 B．1∶50C．1∶5 D．5∶1例7

(2020·浙江7月选考)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100kW，发电机的电压U1＝250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V。已知输电线上损失的功率P线＝5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是(

)A．发电机输出的电流I1＝40AB．输电线上的电流I线＝625AC．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11D．用户得到的电流I4＝455A课时作业1．(2023·浙江6月选考)我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是(

)A．送电端先升压再整流 B．用户端先降压再变交流C．1100kV是指交流电的最大值 D．输电功率由送电端电压决定解析：“整流”设备输出的是直流电，变压器无法对这种电流变压，故送电端应该先升压再整流，用户端应该先变交流再降压，故A正确，B错误；1100kV指的是交流电的有效值，故C错误；输电功率是由用户端负载的总功率来决定的，故D错误。［A组基础巩固练］3．自耦变压器被客运专线以及重载货运铁路等大容量负荷的供电广泛采用。如图为一种自耦变压器的原理图，现将它作为升压变压器使用，且要使得用电器得到更高的电压，则应将(

)A．交流电源接在a、b两个接线柱上，滑动触头P顺时针旋转B．交流电源接在a、b两个接线柱上，滑动触头P逆时针旋转C．交流电源接在c、d两个接线柱上，滑动触头P顺时针旋转D．交流电源接在c、d两个接线柱上，滑动触头P逆时针旋转解析：作为升压变压器，原线圈匝数比副线圈匝数少，所以交流电源接在c、d两个接线柱上。为了使用电器得到更高的电压，应增大副线圈匝数或减小原线圈匝数，所以滑动触头P应顺时针旋转以减小原线圈匝数。故选C。4．(2025·江苏省徐州市高三上期末)交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路。用变压器把高电压变成低电压再接到交流电压表上，这个问题就解决了，这样的变压器叫作电压互感器。还有另一种叫作电流互感器，可以用小量程的交流电流表测量大电流。下列图像中接线正确的是(

)解析：电压互感器并联在电网上，且需要一个把高电压变成低电压的降压变压器，根据理想变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，可知原线圈(电网所连部分)的匝数要大于副线圈的匝数，故A、B错误；电流互感器串联在电网上，且需要把一个大电流变成小电流，根据理想变压器原、副线圈的电流之比等于匝数的反比，可知原线圈的匝数要小于副线圈的匝数，故C错误，D正确。5．如图所示为某变压器的工作示意图，定值电阻R1和R2分别连在理想变压器原、副线圈上，且R1＝3R2，理想变压器原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝5∶1，变压器原线圈接在交流电源上，则R1和R2的功率之比为(

)A．25∶3 B．3∶25C．5∶3 D．3∶56．(2024·海南高考)(多选)电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原、副线圈匝数分别为n1、n2，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是(

)A．交流电的周期为0．02sB．原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶500C．输出的最大电压为220VD．若10台充电桩同时使用，输入功率为35．2kW7．(2025·山东省威海市高三上期末)(多选)如图为远距离输电示意图，发电厂输出电压U1＝104V，输出功率P1＝109W，两个理想变压器的匝数比分别为n1∶n2＝1∶100、n3∶n4＝100∶1，输电线总电阻r＝50Ω。则(

)A．U4＝U1B．I4＝I1C．通过电阻r的电流I2＝2×104AD．用户端的电功率为9．5×108W8．(2024·全国甲卷)(多选)如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以(

)A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动解析：保持T不动，则副线圈的匝数不变，根据理想变压器原、副线圈两端电压之比等于原、副线圈匝数之比，可知副线圈两端电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R接入电路中的阻值变小，R与R1串联后的总电阻减小，由欧姆定律可知，通过R1的电流I增大，则R1的热功率P＝I2R1增大，故A正确；同理可知，将T向b端移动，则副线圈的匝数变小，副线圈两端电压变小，当滑动变阻器R的滑片位置不变时，R接入电路中的阻值不变，R与R1串联后的总电阻不变，由欧姆定律可知，通过R1的电流I减小，则R1的热功率P＝I2R1减小，故B错误；将T向a端移动，则副线圈的匝数增加，副线圈两端电压变大，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R接入电路中的阻值变小，R与R1串联后的总电阻减小，由欧姆定律可知，通过R1的电流I增大，则R1的热功率P＝I2R1增大，故C正确；将T向b端移动，则副线圈的匝数减少，副线圈两端电压变小，当滑动变阻器R的滑片向e端滑动时，R接入电路中的阻值增大，R与R1串联后的总电阻增大，由欧姆定律可知，通过R1的电流I减小，则R1的热功率P＝I2R1减小，故D错误。9．(2024·福建省莆田市高三下二模)汽油发动机的火花塞工作时需要一万伏左右的高压才能产生火花。一同学用12V直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，以下原理图可行的是(

)［B组综合提升练］解析：要使该点火电路能输出电压，与电源连接部分线圈中必须要有磁通量的变化，又因为电源为直流电源，则开关应接在原线圈侧，故C、D错误；变压器原、副线圈中磁通量变化率相同，副线圈的匝数越多，其输出的电压越大，越可能产生电火花，故A正确，B错误。10．(2023·北京高考)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11．(2024·浙江省温州市高三下三模)新安江水库蓄水后，水位落差可达55m，如图所示。已知落差处流量为5×105kg/s的水流冲击水轮机发电，水流减少的机械能80%转化为电能。发电机输出电压为11kV，水电站到用户之间采用220kV高压进行远距离输电，输电线上损耗的功率不超过输送功率5%，用户所需电压为220V，重力加速度g取10m/s