第33讲　变压器　电能的输送

第33讲变压器电能的输送目标要求1.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。2.掌握理想变压器的动态分析方法。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。目录CONTENTS立足“四层”·夯基础着眼“四翼”·探考点课时跟踪训练立足“四层”·夯基础cccccccc双基落实1.

易错判断（1）变压器既能改变交变电流的电压，也能改变交变电流的频率。

（

×

）（2）理想变压器的输入功率总等于输出功率。

（

√

）（3）可以通过减小输电电流、提高输电电压来减少电路的发热损耗。

（

√

）（4）增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损耗。

（

×

）×√√×2.

〔人教版选择性必修第二册P67“练习与应用”T3改编〕从发电站输出

的功率为220

kW，输电线的总电阻为0.05

Ω，用220

V和11

kV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∶1B.1∶50C.1∶5D.5∶1

√着眼“四翼”·探考点考点一理想变压器的原理及应用

关于理想变压器的四点说明（1）变压器不能改变直流电压。（2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频

率。（3）理想变压器本身不消耗能量。理想变压器的基本关系的应用（4）理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。

（2025·福建高考2题）如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为

4∶1，在副线圈的回路中接有理想交流电压表和阻值分别为R1、R2的电

阻，其中R1＝2R2，原线圈接到如图乙所示的正弦式交流电路中，则

（

）A.

交流电的周期为2.5

sB.

电压表示数为12

VC.

副线圈干路中的电流为R1中

电流的2倍D.

原副线圈功率之比为4∶1B

含有多个副线圈的变压器的三个关系

（2）功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn。（3）电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn。多个副线圈的变压器电路

〔多选〕（2025·云南高考8题）电动汽车充电桩的供电变压器（视为

理想变压器）示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为n1，输入电压U1＝

1.1

kV；两副线圈的匝数分别为n2和n3，输出电压U2＝U3＝220

V。当Ⅰ、Ⅱ

区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为7.0

kW和3.5

kW，下列

说法正确的是（

）A.

n1∶n2＝5∶1B.

n1∶n3＝1∶5C.

变压器的输入功率为10.5

kWD.

两副线圈输出电压最大值均为220

VAC

自耦变压器（又称调压器），它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个

线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压（如图甲所示）也可以降

压（如图乙所示），变压器的基本关系对自耦变压器同样适用。自耦变压器

（2026·湖南岳阳模拟）一理想自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕

有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部

分，接在c、d间作为副线圈，在c、d间接定值电阻R。在a、b间输入电压

为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针

旋转到N点的过程中（

）A.

U2＞U1

，U2降低B.

U2＞U1，U2升高C.

变压器输入功率增大D.

变压器输入功率减小D

互感器互感器电压互感器电流互感器原理图

原线圈的连接并联在交流电路中串联在交流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的公式I1n1＝I2n2

〔多选〕如图所示，L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器（可视为

理想变压器），其中的线圈匝数关系为n1∶n2＝200∶1，n3∶n4＝1∶100，

电流表和电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是（

）A.

甲是电流互感器，乙是电压互感器B.

甲是电压互感器，乙是电流互感器C.

若V表示数为30

V，则输电线两端

的电压最大值为6

000

VD.

若A表示数为5

A，则通过输电线的电流有效值为500

ABD

考点二

理想变压器的动态分析问题

理想变压器的三个制约关系（1）电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定。（2）功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定。（3）电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。匝数比不变、负载变化的变压器动态分析思路匝数比不变、负载变化

（2）当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。（3）I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。

〔多选〕（2026·山东青岛模拟）如图所示，理想变压器原线圈与定值

电阻R1和电压恒定的交流电源、开关构成闭合回路，副线圈接有定值电阻

R2、滑动变阻器R3，其中R1＝2

Ω、R2＝16

Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为

16

Ω，原副线圈匝数比n1∶n2＝1∶2，电表均为理想交流电表。闭合开

关，调节R3使阻值从最大逐渐减小到一半的过程中，下列说法正确的是

（

）A.

电压表的示数不变B.

电流表的示数减小C.

R1和R2的功率都减小D.

R2与R3的功率之和减小BD

负载不变、匝数比变化的变压器动态分析思路

（2）R不变，U2变化，I2发生变化。负载不变、匝数比变化

（2026·安徽合肥质检）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比

为22∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电

阻R＝10

Ω，其余电阻均不计。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图

乙所示的正弦交变电压，则下列说法中正确的是（

）A.

当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为14.14

VB.

当单刀双掷开关与a连接且t＝0.02

s时，电流表示数为零C.

当单刀双掷开关由a拨向b后，原线圈的输入功率变大D.

当单刀双掷开关由a拨向b后，副线圈输出电压的频率增大C

考点三

电能的输送

1.

理清三个回路2.

抓住六个基本关系

3.

明确三个关联式（联系两个变压器的纽带）

（2）电压关联式：U2＝ΔU＋U3。（3）电流关联式：I2＝I线＝I3。

〔多选〕（2025·湖北高考8题）在如图所示的输电线路中，交流发电

机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副

线圈匝数分别为n1、n2，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是

（

）A.

仅增加用户数，r消耗的功率增大B.

仅增加用户数，用户端的电压增大C.

仅适当增加n2，用户端的电压增大D.

仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小AC

（2026·贵州铜仁模拟）我国已投产运行的1

100

kV特高压直流输电工程是

目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先

进的输电工程，输送电功率最大可达1

200万千瓦。输电线路流程和数据可

简化为如图所示，若直流线路的输电线总电阻为10

Ω，变压与整流等造成

的能量损失均不计，直流和交流逆变时有效值不发生改变。当直流线路输电电流为4×103

A时，A.

输送电功率为1.2×1010WB.

降压变压器匝数比为11∶5C.

直流输电线上损失的功率为1.6×108W，损失的电压为40

kVD.

若保持输送电功率不变，改用550

kV输电，直流输电线上损失的功率为

5.6×108

W下列说法正确的是（

）√

等效电阻法分析变压器问题1.

等效电路如图a所示，设理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈电

压分别为U1、U2，副线圈负载电阻为R，我们可以将变压器与负载看为一

个整体，等效为一个新的电阻R'，即为a、b间的等效电阻，等效电路图如

图b所示。2.

推导过程

（2024·湖南高考6题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（

）A.

风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4PB.

输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0上消耗的功率为4PC.

若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为8PD.

若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为6PA

课时跟踪训练

C.20∶1D.1∶20

123456789101112√2.

（2024·北京高考5题）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流

电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6

V

3

W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（

）B.

副线圈中电流的有效值为0.5

AC.

原、副线圈匝数之比为1∶4D.

原线圈的输入功率为12

W√123456789101112

1234567891011123.

（2025·广东高考2题）如图所示，某光伏电站输出功率1

000

kW、电压

400

V的交流电，经理想变压器升压至10

kV后，通过输电线输送到变电

站，输电线的等效电阻R为5

Ω。下列说法正确的是（

）A.

变压器原、副线圈匝数比为1∶100B.

输电线上由R造成的电压损失为500

VC.

变压器原线圈中的电流为100

AD.

变压器原、副线圈中电流的频率不同√123456789101112

123456789101112

√123456789101112

123456789101112

A.

电阻箱R的阻值调为18

Ω√123456789101112

123456789101112

A.

送电线圈与受电线圈的匝数比为10∶1B.

电流表的示数为0.5

AC.

超充模式下，该充电器送电线圈的输入功率为110

WD.

若此手机的电池容量为5

000

mAh，则超充模式下的充电时间为75分钟√√√123456789101112

1234567891011127.

〔多选〕（2024·全国甲卷19题）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√√123456789101112

123456789101112

8.

（2026·河南周口模拟）一小型水力发电站给某商场用户供电，并将剩

余的电能储存起来。如图，发电机的输出电压U1＝279

V，输出功率P输出＝

418.5

kW，降压变压器原、副线圈的匝数之比n3∶n4＝100∶1，输电线总

电阻R线＝20

Ω，其余线路电阻不计，商场的用户端电压U4＝220

V，功率P

用户＝352

kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（

）A.

发电机的输出电流为1

200

AB.

输电线上损失的电压为160

VC.

输送给储能站的功率约为6.14×105

WD.

升压变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝1∶80√123456789101112

1234567891011129.

如图甲、乙所示，两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3

为相同的灯泡，变压器匝数比n1∶n2＝3∶1，则图甲中L1的功率和图乙中

L1的功率分别为（

）A.

P、P√123456789101112

12345678910111210.

〔多选〕（2024·海南高考9题）如图，电动汽车充电站的理想变压器

输入电压为10

kV，输出电压为220

V，每台充电桩输入电流为16

A，设

原、副线圈匝数分别为n1、n2，输入正弦交流电的频率为50

Hz，则下列说

法正确的是（

）A.

交流电的周期为0.02

sB.

原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶500C.

输出的最大电压为220

VD.

若10台充电桩同时使用，输入功率为35