2025秋高考物理复习专题十一交变电流第2讲变压器、电能的输送课件（66页PPT）

(共66张PPT)
第2讲　变压器、电能的输送
一、理想变压器
1.构造：如图所示，变压器是由闭合　　　　和
绕在铁芯上的两个　　　　组成的.
（1）原线圈：与　　　　　连接的线圈，也叫　　　　线圈.
（2）副线圈：与　　　　连接的线圈，也叫　　　　线圈.
2.原理：电磁感应的　　　　　　.
铁芯
线圈　
交流电源　
　初级　
　负载　
　次级
　互感现象
P入=P出
IR
I2R
横截面积
电阻率小
输电电压
（1）变压器对直流电没有变压作用.
（2）当副线圈与用电器断开时，无电流通过副线圈，但副线圈两端仍存在电压.
（3）采用增加导线的横截面积来减少输电线的电阻方法效果有限，因为加大输电线的横截面积会增加材料的使用量，而且输电线的重力增大给架设线路带来困难.
1.［变压器匝数比］理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，下列说法正确的是 （　　）
A.穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝线圈的磁通量并不相等
C.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D.正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
D
2.［变压器原理］如图所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压表的示数为220 V，电流表的示数为3 A，则输电线路中的电压和电流分别是 （　　）
A.11 000 V，150 A B.1 100 V，15 A
C.4.4 V，16.7 A D.4.4 V，0.06 A
3.［远距离输电］从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 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.100∶1 B.1∶100
C.1∶10 D.10∶1
A
A
4.［变压器动态变化］如图所示的电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是 （　　）
A.电压表V1示数增大
B.电压表V2、V3示数均增大
C.该变压器起升压作用
D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
D
【解析】电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，B错误；理想变压器满足U1I1=U2I2，则U1ΔI1=U2ΔI2，因ΔI2>ΔI1，故U22.原、副线圈中物理量之间的决定关系
（1）电压决定关系：输入电压U1决定输出电压U2.
（2）电流决定关系：输出电流I2决定输入电流I1.
（3）功率决定关系：输出功率P2决定输入功率P1.
（4）频率关系：原、副线圈中电流的频率相同.
A
BC
B
B
例2　（2024年全国甲卷）（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
AC　
【解析】保持T不动，根据理想变压器的性质可知副线圈中电压不变，当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时，R与R1串联后的总电阻减小，电流增大，根据P=I2R1可知此时热功率增大，A正确；将T向b端移动，副线圈匝数变小，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片位置不变时，通过R1的电流减小，故热功率减小，B错误；将T向a端移动，副线圈匝数增加，故副线圈两端电压变大，滑动变阻器R的滑片向f端滑动，R与R1串联后的总电阻减小，电流增大，此时热功率增大，C正确；将T向b端移动，副线圈匝数减少，故副线圈两端电压变小，滑动变阻器R的滑片向e端滑动，R与R1串联后的总电阻增大，电流减小，此时热功率减小，D错误.
A
2.（2024年广东四校联考）某实验室进行交变电流实验，交流发电机输出的交变电压如图甲所示，将其接在如图乙所示电路的a、b端，滑动变阻器总电阻为2R，三只相同灯泡的电阻为R且电阻恒定不变.接通电源后调节滑片P处于正中央时，三只相同灯泡均正常发光.下列说法正确的是 （　　）
A.变压器原、副线圈的匝数比为2∶1
B.小灯泡的额定电压为6 V
C.滑片P向下移动，L1变暗、L2变暗
D.滑片P向上移动，L1变暗、L2变亮
甲
乙
D
考点3　远距离输电　［能力考点］
1.理清三个回路
远距离输电网的基本结构如图所示.在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是连接不同回路的桥梁.
3.变压器电路中的能量守恒
发电机把机械能转化为电能，并通过导线将电能输送给线圈1（n1），线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1=P线损+P用户.
D
C
2.如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒为20 kW.在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻用R线表示，大小为10 Ω.下列说法正确的是 （　　）
A.电流互感器是一种降压变压器
B.将滑动触头P下移，用户获得的电压将增大
C.升压变压器的输出电压U2=1 000 V
D.用户获得的功率为19 kW
D　
小实验*　探究变压器电压与线圈匝数的关系
1.实验步骤
（1）如图所示，把两个线圈套到可拆变压器的铁芯上.一个线圈作为原线圈，连到学生电源的交流输出端.另一个作为副线圈，两端可以不接用电器
（2）闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量两个线圈两端的电压，测量时，先用量程比较大的交流电压挡，例如交流50 V挡，如果电压读数表明实际电压不太大，可以改用较小一级的电压挡.测量完毕时断开学生电源的开关.
3.注意事项
（1）在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作.
（2）为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱.
（3）为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用合适的挡位进行测量.
例4　在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤.
（1）以上操作的合理顺序是　　 　　（只填步骤前数字序号）.
①③②④
（2）如图所示，在实验中，两线圈的匝数n1=1 600，n2=400，当将n1作为原线圈时，U1=16 V，副线圈两端电压U2=4 V；原线圈与副线圈对调后，当U1'=8 V时，U2'=32 V，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是　　　　　.
变式　做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验.
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的有　　　　　.（填选项字母）
A
B
C
D
E
BDE
（2）下列说法正确的是　　　　　.
A.变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同
B.实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法
C.为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12 V
D.绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好
BD
（3）实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面　　　　　.
A.abcd B.abfe
C.abgh D.aehd
D
（4）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的
　　　　　（填“平均”“有效”或“最大”）值；某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关如图乙所示，则此时电表读数为　　　　　.
甲
乙
有效
4.8 V
（5）若用匝数N1=400匝和N2=800匝的变压器做实验，对应的电压测量数据如下表所示.根据测量数据，则N1一定是　　　　　（填“原”或“副”）线圈.
实验次数 1 2 3 4
U1/V 0.90 1.40 1.90 2.40
U2/V 2.00 3.01 4.02 5.02
副
知识巩固练
1.如图甲所示的黑光灯利用紫色光引诱害虫飞近高压电网罩来击杀害虫.图乙是黑光灯高压电网罩的工作电路，变压器将有效值为220 V的交变电压变成高压，当高压电网罩的电压峰值达到3 110 V时，可击杀害虫，则变压器的匝数比n1∶n2为 （　　）
A.1∶10　 B.1∶20
C.22∶311　 D.311∶22
（本栏目对应学生用书P431~432）
A
C　
A
D
CD
BC
综合提升练
7.如图所示为某小型电站高压输电示意图.发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2.在输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是 （　　）
C
8.某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线总电阻为6 Ω.
（1）若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；
（2）若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压，求用户得到的电压.