第第2讲变压器电能的输送讲变压器电能的输送1.构构造造：如如图图1021所所示示，变变压压器器是是由由 和和绕绕在在铁铁芯上的芯上的 组成的组成的理想变压器理想变压器(考纲要求考纲要求 ) 闭闭合合铁铁芯芯两个两个线线圈圈图图1021初初级级 负载负载 次级次级 电电磁感磁感应应 P入入P出出 U2I2U3I3UnIn 高高电压电压 低电压低电压 大大电电流流 小小电电流流 判判断断正正误误，正正确确的的划划“”，错错误误的的划划“”(1)没有能量损失的变压器叫理想变压器没有能量损失的变压器叫理想变压器()(2)变变压压器器只只对对变变化化的的电电流流起起作作用用，对对恒恒定定电电流流不不起起作作用用()(3)变变压压器器不不但但能能改改变变交交变变电电流流的的电电压压，还还能能改改变变交交变变电电流流的的频率频率()(4)变变压压器器能能改改变变交交变变电电压压、交交变变电电流流，但但不不改改变变功功率率即即输输入入功率总等于输出功率功率总等于输出功率()答案答案(1)(2)(3)(4)1.输电过程输电过程(如图如图1022所示所示)远距离输电远距离输电(考纲要求考纲要求 ) 图图10222输输电电导导线线上上的的能能量量损损失失：主主要要是是由由输输电电线线的的电电阻阻发发热热产产生的，表达式为生的，表达式为Q .3电压损失电压损失(1)UUU；(2)U_I2RtIRI2R 判判断断正正误误，正正确确的的划划“”，错错误误的的划划“”(1)变变压压器器副副线线圈圈并并联联更更多多的的用用电电器器时时，原原线线圈圈输输入入的的电电流流随随之增大之增大()(2)增增大大输输电电导导线线的的横横截截面面积积有有利利于于减减少少输输电电过过程程中中的的电电能能损损失失()(3)高高压压输输电电是是通通过过减减小小输输电电电电流流来来减减少少电电路路的的发发热热损损耗耗()(4)在在输输送送电电压压一一定定时时，输输送送的的电电功功率率越越大大，输输电电过过程程中中的的电电能损失越小能损失越小()答案答案(1)(2)(3)(4)理想变压器的规律理想变压器的规律热点一变压器基本规律的应用热点一变压器基本规律的应用热点二理想变压器的动态分析热点二理想变压器的动态分析远距离输电问题的远距离输电问题的“三二一三二一”1理清三个回路理清三个回路热点三远距离输电问题热点三远距离输电问题图图10210自耦变压器自耦变压器高高中中物物理理中中研研究究的的变变压压器器本本身身就就是是一一种种忽忽略略了了能能量量损损失失的的理理想想模模型型，自自耦耦变变压压器器(又又称称调调压压器器)，它它只只有有一一个个线线圈圈，其其中中的的一一部部分分作作为为另另一一个个线线圈圈，当当交交流流电电源源接接不不同同的的端端点点时时，它它可可以以升升压压也也可可以以降降压压，变变压压器器的的基基本本关关系系对对自自耦耦变变压器均适用如图压器均适用如图10213所示所示物理建模物理建模11.三种特殊的变压器模型三种特殊的变压器模型 图图10213互感器互感器 分为电压互感器和电流互感器，比较如下：分为电压互感器和电流互感器，比较如下： 双副线圈变压器双副线圈变压器1(多多选选)关关于于理理想想变变压压器器的的工工作作原原理理，以以下下说说法法正正确确的的是是()A通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈基础自测基础自测解解析析由由于于是是交交变变电电流流，交交变变电电流流的的磁磁场场不不断断变变化化，磁磁通通量量也也在在变变化化，A错错误误；因因理理想想变变压压器器无无漏漏磁磁，故故B、C正正确确；原原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D错错答案答案BC2(多多选选)如如图图1023所所示示，理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈匝匝数数比比为为2 1，电电池池和和交交变变电电源源的的电电动动势势都都为为6 V，内内阻阻均均不不计计下列说法正确的是下列说法正确的是()图图1023AS与与a接通的瞬间，接通的瞬间，R中无感应电流中无感应电流BS与与a接通稳定后，接通稳定后，R两端的电压为两端的电压为0CS与与b接通稳定后，接通稳定后，R两端的电压为两端的电压为3 VDS与与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2 1解解析析S与与a接接通通的的瞬瞬间间，副副线线圈圈有有瞬瞬间间的的感感应应电电流流，A错错误误；S与与a接接通通稳稳定定后后，理理想想变变压压器器的的原原线线圈圈电电流流稳稳定定不不变变，副副线线圈圈电电压压为为零零，B正正确确；S与与b接接通通稳稳定定后后，根根据据U1U2n1n2，可可得得R两两端端的的电电压压为为3 V，C正正确确；原原、副副线线圈圈的的频频率率相相同同，D错误错误答案答案BC3(单单选选)一一输输入入电电压压为为220 V，输输出出电电压压为为36 V的的变变压压器器副副线线圈圈烧烧坏坏为为获获知知此此变变压压器器原原、副副线线圈圈匝匝数数，某某同同学学拆拆下下烧烧坏坏的的副副线线圈圈，用用绝绝缘缘导导线线在在铁铁芯芯上上新新绕绕了了5匝匝线线圈圈，如如图图1024所所示示，然然后后将将原原线线圈圈接接到到220 V交交流流电电源源上上，测测得得新新绕绕线线圈圈的的端端电电压压为为1 V按按理理想想变变压压器器分分析析，该该变变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()图图1024A1 100,360B1 100,180C2 200,180D2 200,360答案答案B4(多多选选)在在远远距距离离输输电电中中，当当输输电电线线的的电电阻阻和和输输送送的的电电功功率率不变时，那么不变时，那么()A输电线路上损失的电压与输送电流成正比输电线路上损失的电压与输送电流成正比B输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比答案答案AC5(2013汕汕头头质质量量测测评评)(单单选选)如如图图1025所所示示为为远远距距离离输输电的电路原理图，下列判断正确的是电的电路原理图，下列判断正确的是()图图1025AU1U2BU2U3CI4I2解解析析在在远远距距离离输输电电的的过过程程中中，第第一一级级为为升升压压过过程程，故故U1I2，A错错误误、D正正确确；由由部部分分电电路路欧欧姆姆定定律律可可得得U3U2I2R线线，B错错误误；由由于于第第二二级级为为降降压压过过程程，故故U3U4，由由U3I2U4I4，可知，可知I2I4，C错误错误答案答案D图图1026A电流频率为电流频率为100 HzB.的读数为的读数为24 VC.的读数为的读数为0.5 AD变压器输入功率为变压器输入功率为6 W答案答案D图图1027A原、副线圈的匝数比为原、副线圈的匝数比为50 1B交变电压的频率为交变电压的频率为100 HzC副线圈中电流的有效值为副线圈中电流的有效值为4 AD变压器的输入功率为变压器的输入功率为880 W答案答案C图图1028单单刀刀双双掷掷开开关关与与a连连接接，当当滑滑动动变变阻阻器器滑滑片片P向向上上移移动动的的过过程程中中，R接接入入电电路路的的阻阻值值增增大大，而而U2不不变变，故故电电流流表表读读数数减减小小，电电压压表表V1示示数数增增大大，C对对；当当单单刀刀双双掷掷开开关关由由a扳扳向向b时时，变变压压器器原原线线圈圈匝匝数数减减小小，所所以以副副线线圈圈输输出出电电压压增增大，电压表大，电压表V1和电流表的示数均变大，和电流表的示数均变大，D错错答案答案BC反反思思总总结结常常见见的的理理想想变变压压器器的的动动态态分分析析问问题题一一般般有有两两种种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况反反思思总总结结常常见见的的理理想想变变压压器器的的动动态态分分析析问问题题一一般般有有两两种种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况【跟踪短训跟踪短训】2(2013辽辽宁宁五五校校联联考考)如如图图1029所所示示，有有一一矩矩形形线线圈圈的的面面积积为为S，匝匝数数为为N，电电阻阻不不计计，绕绕OO轴轴在在水水平平方方向向的的磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中以以角角速速度度做做匀匀速速转转动动，从从图图示示位位置置开开始始计计时时矩矩形形线线圈圈通通过过滑滑环环接接一一理理想想变变压压器器，滑滑动动触触头头P上上下下移移动动时时可可改改变变输输出出电电压压，副副线线圈圈接接有有可可调调电阻电阻R，下列判断正确的是，下列判断正确的是()图图1029电电压压表表读读数数为为电电压压的的有有效效值值，矩矩形形线线圈圈的的电电阻阻不不计计，故故电电压压表表的的示示数数为为交交流流电电压压的的有有效效值值，恒恒定定不不变变，选选项项C错错误误；当当P向向上上移移动动、R不不变变时时，原原线线圈圈的的电电压压不不变变，副副线线圈圈的的电电压压增增大，输出功率变大，故原线圈中的电流增大，选项大，输出功率变大，故原线圈中的电流增大，选项D错误错误答案答案A【典典例例3】2013年年4月月20日日8时时2分分在在四四川川省省雅雅安安市市芦芦山山县县发发生生7.0级级地地震震后后，常常州州常常发发集集团团向向灾灾区区人人民民捐捐赠赠一一批批柴柴油油发发电电机机，该该发发电电机机说说明明书书的的部部分分内内容容如如下下表表所所示示，现现在在用用一一台台该该型型号号的的柴柴油油发发电电机机给给灾灾民民临临时时安安置置区区供供电电，如如图图10211所所示示发发电电机机到到安安置置区区的的距距离离是是400 m，输输电电线线路路中中的的火火线线和和零零线线均均为为GBCZ60型型单单股股铜铜导导线线，该该型型号号导导线线单单位位长长度度的的电电阻阻为为2.5104，安安置置区区家家用用电电器器的的总总功功率率为为44 kW，当当这这些些额额定定电电压压为为220 V的的家家用用电电器器都都正正常常工工作作时时(). 图图10211A.输电线路中的电流为输电线路中的电流为20 AB发电机的实际输出电压为发电机的实际输出电压为300 VC在输电线路上损失的电功率为在输电线路上损失的电功率为8 kWD如如果果该该柴柴油油发发电电机机发发的的电电是是正正弦弦式式交交变变电电流流，则则其其输输出出电压最大值是电压最大值是300 V型号型号AED6500S输输出出电压电压范范围围220300 V最大最大输输出功率出功率60 kW答案答案C【跟踪短训跟踪短训】3随随着着社社会会经经济济的的发发展展，人人们们对对能能源源的的需需求求也也日日益益增增大大，节节能能变变得得越越来来越越重重要要某某发发电电厂厂采采用用升升压压变变压压器器向向某某一一特特定定用用户户供供电电，用用户户通通过过降降压压变变压压器器用用电电，若若发发电电厂厂输输出出电电压压为为U1，输输电电导导线线总总电电阻阻为为R，在在某某一一时时段段用用户户需需求求的的电电功功率率为为P0，用用户户的的用用电电器器正正常常工工作作的的电电压压为为U2.在在满满足足用用户正常用电的情况下，下列说法正确的是户正常用电的情况下，下列说法正确的是()答案答案C图图10212A通过通过R0电流的有效值是电流的有效值是20 AB降压变压器降压变压器T2原、副线圈的电压比为原、副线圈的电压比为41C升压变压器升压变压器T1的输出电压等于降压变压器的输出电压等于降压变压器T2的输入电压的输入电压D升压变压器升压变压器T1的输出功率大于降压变压器的输出功率大于降压变压器T2的输入功率的输入功率解解析析降降压压变变压压器器副副线线圈圈两两端端交交变变电电压压有有效效值值为为220 V，负负载载电电阻阻为为11 ，所所以以通通过过R0电电流流的的有有效效值值是是20 A，选选项项A正正确确；降降压压变变压压器器T2的的原原、副副线线圈圈匝匝数数之之比比为为41，所所以以降降压压变变压压器器T2原原、副副线线圈圈的的电电压压比比为为41，选选项项B正正确确；升升压压变变压压器器T1的的输输出出电电压压等等于于降降压压变变压压器器T2的的输输入入电电压压加加上上输输电电线线上上损损失失的的电电压压，选选项项C错错误误；升升压压变变压压器器T1的的输输出出功功率率等等于于降降压压变变压压器器T2的的输输入入功功率率加加上上输输电电线线上上损损失失的的功功率率，选选项项D正正确确答案答案ABD【典典例例1】 (2012课课标标全全国国卷卷，17)自自耦耦变变压压器器铁铁芯芯上上只只绕绕有有一一个个线线圈圈，原原、副副线线圈圈都都只只取取该该线线圈圈的的某某部部分分一一升升压压式式自自耦耦调调压压变变压压器器的的电电路路如如图图10214所所示示，其其副副线线圈圈匝匝数数可可调调已已知知变变压压器器线线圈圈总总匝匝数数为为1 900匝匝；原原线线圈圈为为1 100匝匝，接接在在有有效效值值为为220 V的的交交流流电电源源上上当当变变压压器器输输出出电电压压调调至至最最大大时时，负负载载R上上的的功功率率为为2.0 kW.设设此此时时原原线线圈圈中中电电流流有有效效值值为为I1，负负载载两两端端电电压压的的有有效效值值为为U2，且且变变压压器是理想的，则器是理想的，则U2和和I1分别约为分别约为()A380 V和和5.3 AB380 V和和9.1 AC240 V和和5.3 AD240 V和和9.1 A图图10214 答案答案B即即学学即即练练1如如图图10215甲甲所所示示，为为一一种种可可调调压压自自耦耦变变压压器器的的结结构构示示意意图图，线线圈圈均均匀匀绕绕在在圆圆环环形形铁铁芯芯上上，若若AB间间输输入入如如图图乙乙所所示示的的交交变变电电压压，转转动动滑滑动动触触头头P到到如如图图甲甲中中所所示示位位置置，在在BC间间接接一一个个理理想想的的交交流流电电压压表表(图图甲甲中中未未画画出出)，则，则()图图10215A AB间间 输输 入入 的的 交交 流流 电电 的的 电电 压压 瞬瞬 时时 值值 表表 达达 式式 为为 u220sin(100t)VB该交流电的频率为该交流电的频率为100 HzCt1102s时电压表的读数为零时电压表的读数为零DBC间输出的电功率为零间输出的电功率为零答案答案AD【典典例例2】 电电流流互互感感器器和和电电压压互互感感器器如如图图10216所所示示其其中中n1、n2、n3、n4分分别别为为四四组组线线圈圈的的匝匝数数，a、b为为两两只只交交流电表，则流电表，则()图图10216AA为电流互感器，且为电流互感器，且n1n2，a是电压表是电压表CB为电流互感器，且为电流互感器，且n3n4，b是电压表是电压表答案答案AD即即学学即即练练2(2013天天津津卷卷，4)普普通通的的交交流流电电流流表表不不能能直直接接接接在在高高压压输输电电线线路路上上测测量量电电流流，通通常常要要通通过过电电流流互互感感器器来来连连接接，图图10217中中电电流流互互感感器器ab一一侧侧线线圈圈的的匝匝数数较较少少，工工作作时时电电流流为为Iab，cd一一侧侧线线圈圈的的匝匝数数较较多多，工工作作时时电电流流为为Icd，为了使电流表能正常工作，则，为了使电流表能正常工作，则()图图10217Aab接接MN、cd接接PQ，IabIcdBab接接MN、cd接接PQ，IabIcdCab接接PQ、cd接接MN，IabIcdDab接接PQ、cd接接MN，IabIcd【典典例例3】 如如图图10218所所示示，理理想想变变压压器器有有两两个个副副线线圈圈，L1、L2是是两两盏盏规规格格为为“8 V,10 W”的的灯灯泡泡，L3、L4是是两两盏盏规规格格为为“6 V,12 W”的的灯灯泡泡，当当变变压压器器的的输输入入电电压压为为U1220 V时时，四四盏盏灯灯泡泡恰恰好好都都能能正正常常发发光光，如如果果原原线线圈圈的的匝匝数数n11 100匝，求：匝，求： 图图10218(1)副线圈副线圈n2、n3的匝数的匝数(2)电流表的读数电流表的读数答案答案(1)40匝匝60匝匝(2)0.2 A即即学学即即练练3如如图图10219所所示示，接接于于理理想想变变压压器器中中的的四四个个规规格格相相同同的的灯灯泡泡都都正正常常发发光光，那那么么，理理想想变变压压器器的的匝匝数数比比n1n2n3为为()图图10219A111B321C621D221由由PI2R，得，得IAIBICID，即，即I1I2I3.由由U1I1U2I2U3I3得得n1I1n2I2n3I3，即即n1n2n32n3n33n3，所以，所以n1n2n3321.答案答案B附：对应高考题组附：对应高考题组 1(2011课课标标全全国国，17)如如图图所所示示，一一理理想想变变压压器器原原，副副线线圈圈的的匝匝数数比比为为1 2；副副线线圈圈电电路路中中接接有有灯灯泡泡，灯灯泡泡的的额额定定电电压压为为220 V，额额定定功功率率为为22 W；原原线线圈圈电电路路中中接接有有电电压压表表和和电电流流表表现现闭闭合合开开关关，灯灯泡泡正正常常发发光光若若用用U和和I分分别别表表示示此此时时电电压压表表和和电电流流表表的的读读数数，则则()答案答案A2(2011山山东东理理综综，20)为为保保护护用用户户电电压压稳稳定定在在220 V，变变电电所所需需适适时时进进行行调调压压，图图甲甲为为调调压压变变压压器器示示意意图图保保持持输输入入电电压压u1不不变变，当当滑滑动动接接头头P上上下下移移动动时时可可改改变变输输出出电电压压某某次次检检测测得得到到用用户户电电压压u2随随时时间间t变变化化的的曲曲线线如如图图乙乙所所示示以下正确的是以下正确的是()3(2012山山东东卷卷，18)如如图图甲甲所所示示是是某某燃燃气气炉炉点点火火装装置置的的原原理理图图转转换换器器将将直直流流电电压压转转换换为为图图乙乙所所示示的的正正弦弦交交变变电电压压，并并加加在在一一理理想想变变压压器器的的原原线线圈圈上上，变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数分分别别为为n1、n2，为为交交流流电电压压表表当当变变压压器器副副线线圈圈电电压压的的瞬瞬时时值值大大于于5 000 V时时，就就会会在在钢钢针针和和金金属属板板间间引引发发电电火火花花进而点燃气体以下判断正确的是进而点燃气体以下判断正确的是()答案答案BCAI1和和I2表示电流的瞬时值表示电流的瞬时值BU1和和U2表示电压的最大值表示电压的最大值C滑片滑片P向下滑动过程中，向下滑动过程中，U2不变、不变、I1变大变大D滑片滑片P向下滑动过程中，向下滑动过程中，U2变小、变小、I1变小变小答案答案C答案答案D6(2012江江苏苏高高考考)某某同同学学设设计计的的家家庭庭电电路路保保护护装装置置如如图图所所示示，铁铁芯芯左左侧侧线线圈圈L1由由火火线线和和零零线线并并行行绕绕成成当当右右侧侧线线圈圈L2中中产产生生电电流流时时，电电流流经经放放大大器器放放大大后后，使使电电磁磁铁铁吸吸起起铁铁质质开开关关K，从从而而切切断断家家庭庭电电路路仅仅考考虑虑L1在在铁铁芯芯中中产产生生的的磁场，下列说法正确的有磁场，下列说法正确的有()A家庭电路正常工作时，家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零中的磁通量为零B家庭电路中使用的电路增多时，家庭电路中使用的电路增多时，L2中的磁通量不变中的磁通量不变C家庭电路发生短路时，开关家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起将被电磁铁吸起D地地面面上上的的人人接接触触火火线线发发生生触触电电时时，开开关关K将将被被电电磁磁铁铁吸吸起起解解析析当当家家庭庭电电路路正正常常工工作作时时，火火线线和和零零线线中中的的电电流流大大小小始始终终相相等等，方方向向始始终终相相反反，由由于于采采用用双双线线绕绕成成，当当电电路路正正常常工工作作时时，火火线线和和零零线线在在铁铁芯芯内内部部产产生生的的磁磁场场大大小小相相等等，方方向向相相反反，所所以以内内部部的的磁磁通通量量为为零零，A正正确确；当当电电路路中中的的电电器器增增多多时时，火火线线和和零零线线中中的的电电流流都都增增大大了了，但但大大小小始始终终相相等等，方方向向始始终终相相反反，铁铁芯芯内内部部的的磁磁通通量量还还是是零零，即即L2中中的的磁磁通通量量不不变变，B正确；正确； 当当电电路路发发生生短短路路时时，电电流流不不经经用用电电器器，火火线线和和零零线线中中电电流流很很大大，但但大大小小始始终终相相等等，方方向向始始终终相相反反，铁铁芯芯内内部部的的磁磁通通量量还还是是零零，L2不不产产生生感感应应电电流流，开开关关K不不会会被被电电磁磁铁铁吸吸起起，C错错误误；当当地地面面上上的的人人接接触触火火线线发发生生触触电电时时，电电流流经经人人体体流流向向地地面面，不不经经过过零零线线，所所以以火火线线和和零零线线中中的的电电流流大大小小不不等等，在在铁铁芯芯内内产产生生的的磁磁通通量量不不为为零零，L2中中产产生生感感应应电电流流，开开关关K被被电电磁铁吸起，磁铁吸起，D正确正确答案答案ABD7(2013江江苏苏卷卷，8)如如图图所所示示，理理想想变变压压器器原原线线圈圈接接有有交交流流电电源源，当当副副线线圈圈上上的的滑滑片片P处处于于图图示示位位置置时时，灯灯泡泡L能能发发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有光要使灯泡变亮，可以采取的方法有()A向下滑动向下滑动PB增大交流电源的电压增大交流电源的电压C增大交流电源的频率增大交流电源的频率D减小电容器减小电容器C的电容的电容解解析析滑滑片片P向向下下滑滑动动，副副线线圈圈匝匝数数减减小小，变变压压器器输输出出电电压压减减小小灯灯泡泡变变暗暗，则则A项项错错；增增大大原原线线圈圈的的输输入入电电压压，输输出出电电压压增增大大，小小灯灯泡泡变变亮亮，B项项正正确确；增增大大交交流流电电的的频频率率，电电容容器器对对交交流流电电的的阻阻碍碍减减小小，因因此此灯灯泡泡变变亮亮，C项项正正确确；减减小小电电容容器器的的电电容容，电电容容器器对对交交流流电电的的阻阻碍碍会会增增大大，因因此此D项项错错误误答案答案BC