易错点27 变压器 电能的输送（解析版）-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
【答案】A
【解析】
　原、副线圈匝数比为 2∶1，设原线圈电流为 I1，副线圈电流为 I2 ，则有 I1＝，又有原线
圈回路 U＝I1R1＋2I2·，解得 I1＝2 A，I2＝4 A，所以 R1的电功率为 P＝I12R1＝40 W，故 A正
确，B错误；副线圈两端电压为 U2＝I2·＝40 V，故 C错误；副线圈的输出功率为 P2＝I2U2
＝160 W，故 D错误．
【误选警示】
误选 B的原因：
R1两端的电压不等于原线圈两端电压，流经 R1的电流与原线圈的电流相
等。没有根据原线圈回路电压关系找到解题突破口。
误选 CD 的原因：电源电压的有效值等于 R1两端的电压与原线圈两端电压之和。
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
【答案】　B
【解析】
　当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压
不变，副线圈中的电流减小，则 R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，
选项 A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则
原线圈中的电流也减小，电流表 A1示数变小，选项 C错误；若闭合开关 S，副线圈电路中
总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表 A2示数减
小，原线圈中的电流变大，电流表 A1示数变大，选项 D错误．
【误选警示】
误选 ACD 的原因： 没有掌握变压器动态分析的决定因素。输出电流决定输入电流，输出
电压决定输出电压，输出功率决定输入功率。
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)
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