第46讲 变压器及远距离输电（解析版） -【划重点】备战2025年高考物理一轮精细复习（新高考通用）.docx

第46讲变压器远距离输电

——划重点之精细讲义系列

考点1

理想变压器基本规律的应用

考点2

理想变压器的动态分析

考点3

几种常用的变压器

考点4

远距离输电问题

一．变压器原理

1．构造和原理(如图所示)

(1)主要构造：由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成．

(2)工作原理：电磁感应的互感现象．

2．理解变压器的基本关系式

(1)功率关系：P入＝P出．

(2)电压关系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，若n1n2，为降压变压器，若n1n2，为升压变压器．

(3)电流关系：只有一个副线圈时，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn.

二．远距离输电

1．电路损失

(1)功率损失：设输电电流为I，输电线的电阻为R，则功率损失为ΔP＝I2R.

(2)电压损失：ΔU＝IR.

减小功率损失和电压损失，都要求提高输电电压，减小输电电流．

2．降低损耗的两个途径

(1)一个途径是减小输电线的电阻．由电阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应当用电阻率小的金属材料制造输电线．此外，还要尽可能增加导线的横截面积．

(2)另一个途径是减小输电导线中的电流，由P＝IU可知，当输送功率一定时，提高电压可以减小输电电流．

考点1：理想变压器基本规律的应用

1．理想变压器的基本特点

(1)无漏磁，故原、副线圈中的Φ、eq\f(ΔΦ,Δt)相同．

(2)线圈无电阻，因此无压降，U＝E＝neq\f(ΔΦ,Δt).

(3)根据eq\f(U,n)＝eq\f(ΔΦ,Δt)得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都成立，则有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…

2．理想变压器的基本关系

功率关系

原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出

电压关系

原、副线圈的电压比等于匝数比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，与副线圈的个数无关

电流关系

①只有一个副线圈时：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)

②有多个副线圈时：由P入＝P出得U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn.

频率关系

f1＝f2，变压器不改变交流电的频率

1.理想变压器的制约关系

原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2，U2＝eq\f(n2,n1)U1

副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入，P入＝P出

副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1，I1＝eq\f(n2,n1)I2

2.含有多个副线圈的变压器

计算具有两个或两个以上副线圈的变压器问题时，需注意三个关系：

电压关系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…＝eq\f(Un,nn)

功率关系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn

电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn

【考向1】（2024·湖南常德·一模）如图甲所示的交变电路中，变压器可看作理想变压器，灯泡和电动机的额定电压相等，当原线圈两端接有如图乙所示的交流电压时，灯泡刚好正常发光，电动机也刚好正常工作。已知电动机的内阻r=0.1Ω，电动机的额定功率为2W、效率为80%，灯泡正常发光时电阻为

A．灯泡的额定电压为1V B．原、副线圈的匝数比为11

C．原线圈中的电流为5.5A

【答案】A

【详解】A．由题意可知，电动机的输出功率

P

则电动机的热功率

Pr=

又由

Pr=

解得

I

由

P

解得

U

所以灯泡正常发光时两端的电压也为1V，则灯泡的额定电压为1V，A正确；

B．由以上分析可知副线圈的输出电压为1V，又由题图乙可知变压器原线圈两端电压的有效值U=22V

U

可知

n

故B错误；

C．灯泡正常发光时，流过灯泡的电流

I=

则流过副线圈的电流

I

由变压器的工作原理

I

解得原线圈中的电流

I

故C错误；

D．由题图乙可知该交流电的周期T=0.02s，由于变压器不改变交流电的周期，则流过灯泡的电流的变化周期也为0.02

故选A。

【考向2】（多选）（2024·广西·二模）下图是一款小型电钻及其简化电路图，它由变压器及电动机两部分构成，变压器为理想变压器。电动机的内阻为1Ω，额定电压为16V，额定电流为2.2A。当变压器输入电压为220V的正弦交流电时电钻正常工作，下列说法正确的是（）

A．变压器的原、副线圈匝数之比是55:4

B．变压器原线圈电流的最大值为0.16A

C．变压器的输入功率为35.2W

D．电动机的效率约为73

【答案】AC

【详解】A．变压器的原副线圈匝数之比

n

故A正确；

B．根据

n

则此时输