高考物理 42变压器精解分析

高中物理变压器详解原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。

特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压。

2理想变压器的理想化条件及其规律在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：忽略原、副线圈内阻，有U1=E1，U2=E2另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有，由此便可得理想变压器的电压变化规律为。

在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为铜损和铁损)，有P1=P2 而P1=I1U1，P2=I2U2，于是又得理想变压器的电流变化规律为由此可见：(1)理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别。

)(2)理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式。

3规律小结(1)熟记两个基本公式即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。

②P入=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。

(2)原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等(3)原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样(4)公式中，原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值(5)需要特别引起注意的是：①只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：②变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。

式中的R表示负载电阻的阻值，而不是负载。

高中变压器知识点总结归纳在高中物理学习中，变压器是一个重要的电学设备，用于改变交流电的电压大小。

本文将对高中变压器的相关知识点进行总结和归纳，以便更好地理解与掌握这一内容。

一、变压器的基本原理变压器是由两个线圈（即主线圈和副线圈）和一个铁芯组成的。

当主线圈接通交流电源时，通过铁芯的磁场感应作用，使副线圈中产生电动势，从而改变电压大小。

变压器的基本原理是磁场感应和电磁感应。

二、变压器的公式1. 变压器的电压比公式：U1/U2 = N1/N2其中，U1和U2分别表示主线圈和副线圈的电压，N1和N2分别表示主线圈和副线圈的匝数。

根据电压比公式，可以通过改变线圈匝数来改变输出电压大小。

2. 变压器的功率比公式：P1/P2 = U1/U2 = (N1/N2)²其中，P1和P2分别表示主线圈和副线圈的功率。

根据功率比公式，可以通过调整线圈匝数比来实现功率转换。

三、变压器的类型1. 按照线圈匝数比分为：- 升压变压器：即主线圈匝数大于副线圈匝数，用于升高电压。

- 降压变压器：即主线圈匝数小于副线圈匝数，用于降低电压。

2. 按照输出电流大小分为：- 大功率变压器：用于供电系统中的大电流输出设备，如电动机。

- 小功率变压器：用于供电系统中的小电流输出设备，如手机充电器。

四、变压器的效率变压器的效率可以通过下列公式计算：η = 输出功率 / 输入功率 * 100%其中，η表示效率，输出功率是副线圈的功率，输入功率是主线圈的功率。

高效率的变压器可以减少能量的损耗。

五、变压器的损耗变压器的损耗主要包括两类：1. 铜损耗：即导线在传输电能过程中所产生的热量，可以通过下列公式计算：P铜 = I² * R其中，P铜表示铜损耗，I表示线圈中的电流，R表示线圈的电阻。

2. 铁损耗：即变压器铁芯在剧烈磁化和磁化反转过程中所产生的能量损耗，可以通过下列公式计算：P铁 = k * f² * V其中，P铁表示铁损耗，k表示铁芯的材料常数，f表示频率，V表示变压器的体积。

高三物理变压器知识点归纳变压器是电力系统中常见的电力设备，它的主要作用是实现电压的变换。

在高三物理学习中，我们需要对变压器的原理、结构和应用有一定的了解。

下面将对高三物理变压器的相关知识点进行归纳。

1. 变压器的基本原理变压器是基于电磁感应原理工作的电器设备。

当变压器输入端的交流电流通过线圈产生磁场时，磁场会穿透另一个线圈，并引发其内部的感应电流。

根据法拉第电磁感应定律，引发的感应电动势与变压器的线圈匝数成正比，因此可以通过改变线圈的匝数比来实现电压的变换。

2. 变压器的结构变压器主要由两个线圈和一个铁心组成。

输入线圈称为初级线圈，输出线圈称为次级线圈。

铁心用铁芯材料制成，其作用是加强磁场的传输。

变压器还包括辅助设备，如冷却装置、保护装置等。

3. 变压器的工作模式变压器可以分为升压变压器和降压变压器两种工作模式。

当初级线圈匝数大于次级线圈匝数时，变压器起到升压作用；反之，则起到降压作用。

根据电力系统中的具体需求，变压器可以选用不同的变压比例，实现电压的合理变换。

4. 变压器的性能参数变压器的主要性能参数包括变比、额定容量、额定电压和效率等。

变比表示初级线圈与次级线圈的匝数比。

额定容量表示变压器能够承受的额定负荷功率。

额定电压表示变压器的额定工作电压。

效率表示变压器传输能量的效率，可以通过功率损耗和输出功率的比值来计算。

5. 变压器的应用变压器在电力系统中具有广泛的应用。

在输电过程中，通过升压变压器将电压提高，以减少输电过程中的线损；在配电系统中，通过降压变压器将高电压变为低电压，以适应不同用电设备的需求。

变压器还广泛用于电子产品和电气设备中，实现电压适配和电能转换。

6. 变压器的损耗和效率变压器在工作过程中会存在一定的损耗，主要包括铁损和电流损耗。

铁损是由于铁芯的磁滞和涡流效应而产生的。

电流损耗是由于线圈的电阻导致的。

变压器的效率可以通过输出功率和输入功率的比值来计算，通常在高90%以上。

通过对高三物理变压器的知识点归纳，我们可以更好地理解变压器的原理、结构和应用。

2025年高考物理一轮复习专题精讲精练—变压器 电能的输送（解析版）1.理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系，并会进行有关计算.2.能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析.3.会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压．考点一 理想变压器基本关系的应用1．基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：只有一个副线圈时，U 1n 1＝U 2n 2；有多个副线圈时，U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝….(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1.由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋….2．制约关系(1)电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．(2)功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．(3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．[例题1]（2024•惠州一模）某电动汽车在充电过程中，可视为理想变压器的原线圈输入电压为220V，输入功率为6.6kW，副线圈的电流为15A，副线圈通过相关设备连接汽车电池，电池容量为33kWh。

忽略充电过程中的能量损耗，则变压器的原副线圈匝数比和电池完全充满所需要的时间分别是（）A．1：2，2.2h B．2：1，5h C．2：1，2.2h D．1：2，5h【解答】解：已知理想变压器的原线圈输入电压为U1＝220V，输入功率为P＝6.6kW＝6600W，则变压器原线圈的输入电流为I1=P U1=6600220A=30A则变压器的原副线圈匝数比为n1 n2=I2I1=1530=12已知电池容量为E＝33kWh，则电池完全充满所需要的时间为t=E P=336.6ℎ=5ℎ，故ABC错误，D正确。

故选：D。

[例题2]（2024•德庆县模拟）如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若变压器的匝数n2＝n3，则下列关系式正确的是（）A ．U 1：U 4＝n 1：n 4B ．U 1：U 4＝n 4：n 1C ．I 1：I 4＝n 1：n 4D ．I 1：I 4＝n 4：n 1【解答】解：AB ．由变压器的原副线圈的电压关系可知U 1U 2=n 1n 2U 3U 4=n 3n 4根据题意n 2＝n 3且U 3加上r 上的电压等于U 2可得 U 2＞U 3故U 1：U 4＞n 1：n 4 故AB 错误；CD ．由变压器的原副线圈的电流关系可知I 1I 2=n 2n 1I 3I 4=n 4n 3根据题意： n 2＝n 3根据串联电路电流的特点： I 2＝I 3 可得I 1：I 4＝n 4：n 1 故C 错误，D 正确。

等效阻抗秒解变压器动态问题一.应用技巧1.变压器原线圈接有负载R 时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路输入的总电压U 不再等于变压器原线圈的电压U 1，而是U =U 1+U 负载，显然U ≠U 1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P 也不等于原线圈两端的功率P 1，而是P =P 1+P 负载．2.等效负载电阻法变压器等效负载电阻公式的推导：设理想变压器原副线圈的匝数之比为n 1：n 2，原线圈输入电压为U 1，副线圈负载电阻为R ，如图1(1)所示，在变压器正常工作时，求a 、b 间的等效电阻。

先画出等效电路图如图1(2)所示，设变压器等效负载电阻为R 在(1)中由变压器的分压规律：U 1U 2=n1n 2得：U 2=n 2n 1U 1，所以负载电阻R 消耗的功率为：P =U 2R =n 22U 21n 21R在(2)中等效电阻消耗的功率为：P=U 21R因P =P，所以等效电阻为：R=n 21n 22R (重要结论)1一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。

当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I 。

该变压器原、副线圈匝数比为()A.2B.3C.4D.5【答案】B【解析】解法一：能量守恒法：设原副线圈匝数比为k S 断开P 1=IU =I 2R 1+(kI )2(R 2+R 3)①S 闭合P 2=4IU =(4I )2R 1+(4kI )2R 2②①②得P 2=4P 1即：4×（3I 2+5k 2I 2）=48I 2+16k 2I 2化简得k =3解法二：电流、电压关系法设原副线圈匝数比为k S 断开时U 1U 2=I 2I 1=k 由图可知U 2=I 2(R 2+R 3)=kI (R 2+R 3)=5kI 即U 1=5k 2I则U =U 1+IR 1=5k 2I +3I ①S 闭合U 1U 2=I 2I 1=k 由图可知U 2=I 2×R 2=4kIR 2=4kI 即U 1=4k 2I 则U =U 1+4IR 1=4k 2I +12I ②由①②得k =3解法三：等效负载电阻法设原副线圈匝数比为k S 断开时等效负载电阻为R =k 2(R 2+R 3)=4k 2则U =I (R +R 1)=5k 2I +2I ①S 闭合时等效负载电阻为R =k 2R 2=k 2则U =4I (R +R 1)=4k 2I +12I ②①②得k =3二、实战应用(应用技巧解题，提供解析仅供参考)1我国是全球唯一掌握超特高压直流输电技术的国家。

知识讲解课文全解一、变压器1．定义：用来改变交流电压的设备，称为变压器．说明：变压器不仅能改变交变电流的电压，也能改变交变电流的电流，但是不能改变恒定电流．2．结构：变压器由一个闭合铁芯（是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成的）和两个线圈（用绝缘导线绕制）组成的．原线圈：和交流电源相连接的线圈（匝数为n1）．副线圈：和负载相连接的线圈（匝数为n2）．许多情况副线圈不只一个．二、理想变压器1．理想变压器是一种理想模型．理想变压器是实际变压器的近似．理想变压器有三个特点：（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样．每匝线圈中所产生感应电动势相等．（2）线圈绕组的电阻不计，无能损现象．（3）铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象．说明：大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，本章研究的变压器可当作理想变压器处理．2．理想变压器的变压原理变压器工作的原理是互感现象，互感现象即是变压器变压的成因．当变压器原线圈上加上交变电压，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势．如果副线圈电路是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量．这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象．在变压器工作时，由于原、副线圈使用同一个铁芯，因而穿过原、副线圈（每匝）的磁通量Φ及磁通量的变化率均相同，在原、副线圈产生的感应电动势与它们的匝数成正比．3．能量转换：变压器是把电能转化为磁场能又把磁场能转化为电能的装置．4．理想变压器的电压与匝数的关系（1）输出功率等于输入功率P 出＝P 入，U 1I 1＝U 2I 2．（2）原副线圈两端的电压跟匝数成正比，2121n n U U =．（3）原副线圈中的电流跟匝数成反比（仅限一个副线圈），1221n n I I =．（4）原副线圈的交变电流的周期T 和频率f 相同．5．理想变压器的三个决定关系 （1）理想变压器输出功率决定输入功率．当副线圈空载时，变压器的输出功率为零，输入功率也为零，并且输入功率随着负载的变化而变化．若同时有多组副线圈工作，则U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋UnIn 成立．（2）理想变压器副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比所决定．无论副线圈是否有负载，是单组还是多组，每组副线圈两端电压与原线圈两端电压都满足332211n U n U n U ==＝…．（3）理想变压器副线圈中的电流决定原线圈中的电流．原线圈中的电流随副线圈中电流的增大而增大，当有几组副线圈时，原、副线圈中的电流关系为n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…，其中n 2、n 3…为工作的副线圈的匝数．说明：（1）理想变压器工作时，若增加负载，相当于负载电阻减小，从而副线圈中的电流增大，此时原线圈中电流也增大；若减少负载，相当于负载电阻增大，从而副线圈中的电流减小，此时原线圈中的电流减小；若副线圈空载时，副线圈中的电流为零，那么原线圈中的电流也为零．（2）原副线圈如果分别采用双线绕制，使原副线圈都是由两个线圈组合而成，当电流通过时，要根据在线圈中形成的磁通量方向确定其等效匝数．（3）接在原、副线圈回路中的电表均视为理想电表，其内阻的影响忽略不计．三、几种常用的变压器。

高中物理变压器经典例题解析高中物理变压器这一块啊，那可有点像神秘的魔法盒。

咱们今天就来好好唠唠变压器经典例题的解析，就像打开这个魔法盒，看看里面到底藏着啥秘密。

变压器啊，简单来说就像是一个电能的变身器。

它有初级线圈和次级线圈，这就好比是两个小伙伴，互相影响着。

那经典例题里经常会出现一些关于电压、电流和匝数的关系。

比如说，有这么一道题，已知变压器初级线圈的匝数是N1，次级线圈匝数是N2，初级电压是U1，让求次级电压U2。

这时候呢，就用到了那个超厉害的公式：U1/U2 = N1/N2。

这公式就像是一把万能钥匙，直接就能把次级电压给算出来。

你看啊，就像把不同大小的瓶子通过一个神奇的管道连接起来，匝数就像是瓶子的大小，电压就像是瓶子里水的高度，匝数的比例决定了电压的比例，是不是很好理解呢？还有那种涉及到电流的例题。

在理想变压器中，功率是不变的，因为能量不会平白无故消失或者增加嘛。

就像你手里有一定数量的糖果，不管你怎么分，糖果的总数是不变的。

那根据功率P = UI这个公式，就可以得出I1U1 = I2U2，再结合前面电压和匝数的关系，就能算出电流之间的关系啦。

比如说，初级电流I1和次级电流I2的关系就是I1/I2 = N2/N1。

这就像是在一条河流里，有宽窄不同的河道，水的总量不变，河道窄的地方水流就快，匝数少的线圈电流就大，是不是很有趣的类比呢？再讲讲那种有多个副线圈的变压器例题。

这就像是一个大家庭里有好几个孩子，每个孩子都和家长（初级线圈）有着不同的关系。

这时候，电压关系还是按照匝数比来算，而功率关系呢，就是初级线圈的功率等于各个副线圈功率之和。

就好像家长手里的钱要分给几个孩子，家长总的钱数就是各个孩子得到钱数的总和。

做这种题的时候，一定要把每个关系都理清楚，可不能乱了阵脚。

在解变压器经典例题的时候啊，一定要把电路图看清楚。

就像你要去一个陌生的地方，先得看地图一样。

要找准哪个是初级线圈，哪个是次级线圈，每个线圈的匝数是多少，给定的电压或者电流是哪部分的。

2020年高考物理专题精准突破专题变压器与远距离输电问题【专题诠释】1．变压器的工作原理2．理想变压器中的相互作用关系3.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图甲、乙所示．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：把高电压变成低电压，如图丙所示.电流互感器：把大电流变成小电流，如图丁所示.4．常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况．5．远距离输电的处理思路：对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．6．远距离输电问题的“三二一”(1)理清三个回路(2)抓住两个联系①理想的升压变压器联系了回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1，P1＝P2.②理想的降压变压器联系了回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是U3U4＝n3n4，I3I4＝n4n3，P3＝P4.(3)掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P3.5．输电线路功率损失的四种计算方法(1)输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率．两者关系是P 损＝P －P ′(P 为输送功率，P ′为用户所得功率)．(2)P 损＝I 2线R 线，I 线为输电线路上的电流，R 线为线路电阻． (3)P 损＝ΔU 2R 线，ΔU 为输电线路上损失的电压．(4)P 损＝ΔUI 线． 【高考领航】【2019·江苏卷】某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V 时，输出电压（ ） A ．降低2 V B ．增加2 V C ．降低200 V D ．增加200 V 【答案】D【解析】由理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比即1122U n U n =，得：2211n U U n =，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，所以有：2211n U U n ∆=⋅∆，当输入电压增加20V 时，输出电压增大200V ，故D 正确。