易错点27 变压器 电能的输送（原卷版）-备战2023年高考物理考试易错题

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易错点 27 变压器 电能的输送
例题 1. 　(2022·江西高三模拟)如图所示，理想变压器的原线圈接在有效值为 100 V 的正弦
交流电源上，原、副线圈匝数比为 2∶1，定值电阻 R1、R2、R3的阻值分别为 10 Ω、20
Ω、20 Ω，电流表为理想交流电流表．下列说法正确的是(　　)
A．R1的电功率为 40 W
B．电流表示数为 1 A
C．副线圈两端电压为 20 V
D．副线圈的输出功率为 80 W
例题 2. 如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说
法正确的是(　　)
A．当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时，R1消耗的功率变大
B．当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时，电压表 V示数变大
C．当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时，电流表 A1示数变大
D．若闭合开关 S，则电流表 A1示数变大，A2示数变大
一、变压器的原理　电压与匝数的关系
1．变压器的构造
变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图 1甲、
乙所示．
图1
2．变压器的工作原理
(1)原理
互感现象是变压器工作的基础．电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、
方向在不断变化，所以铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在副线圈中产生了感应电
动势，副线圈也能够输出电流．
(2)原理图解
3．变压器原、副线圈中的电压关系
(1)只有一个副线圈：＝；
(2)有多个副线圈：＝＝＝…
4．自耦变压器
铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以
降低电压，反之则可以升高电压，如图 2所示．
图2
二、输送电能的基本要求
1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少．
2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．
3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．
三、降低输电损耗的两个途径
1．输电线上的功率损失：P＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻．
2．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金
属材料，还要尽可能增加导线的横截面积．
(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就
要提高输电电压．
易混点：
一、理想变压器的制约关系和动态分析
1．电压、电流、功率的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压 U1决定输出电压 U2，即 U2
＝.
(2)功率制约：P出决定 P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压 U1确定时，副线圈中的输出
电流 I2决定原线圈中的电流 I1，即 I1＝(只有一个副线圈时)．
2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的
顺序是 R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是
n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
二、输电线上的电压和功率损失
1．输电线上的电压损失(如图 3)
图3
ΔU＝U－U′＝Ir＝r.
2．输电线上的功率损失(如图 4)
(1)ΔP＝I2r，其中 I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝，其中 ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻 r，根据 r＝ρ，可减小电阻率 ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为
导线材料；也可增大导线的横截面积 S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同
时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流 I，根据 I＝，在输送功率 P一定，输电线电阻 r一定的条件下，输电电压
提高到原来的 n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的.
三、解决远距离高压输电问题的基本方法
1．首先应画出远距离输电的电路图(如图 4)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．
图4
2．理清三个回路：
回路1：P1＝U1I1
回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3
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