变压器和远距离输电

2024高考物理复习重难点解析—直流电路和交流电路（全国通用）这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是闭合电路欧姆定律、焦耳定律、变压器的原理的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核.例题1. 电路如图所示，电源内阻为r ，L 1、L 2、L 3为相同规格小灯泡，当滑动变阻器R 的滑片向右滑动时（ ）A ．小灯泡L 1比L 2亮，L 2比L 3亮B ．电源内阻损耗功率增加C ．电源效率降低D ．灯泡L 2变暗【答案】D 【解析】A ．由于123I I I =+则灯泡L 1中的电流大于灯泡L 2中的电流，小灯泡L 1比L 2亮。

由于灯泡L 2支路的总电阻大于灯泡L 3支路的电阻，则灯泡L 2支路的电流小于灯泡L 3支路的电流，即L 2比L 3暗，A 错误；B ．滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，干路电流减小，根据2P I r =可知，电源内阻损耗功率减小，B 错误；C ．根据()221=1I R r IRr R η=++外外外可知，滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，外电阻增大，电源效率增大，C 错误；D ．滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻增大，根据“串反并同”可知，灯泡L 2中的电流减小，则灯泡L 2变暗，D 正确。

故选D 。

例题2.（多选） 如图为某地铁系统供电的变电站示意图，理想变压器原线圈两端连接有效值为36kV 的交流电源，两副线圈分别连接牵引电机和照明系统。

已知两副线圈匝数分别为2n 和3n ，牵引电机的额定电压为1500V ，额定功率为180kW ，照明系统的额定电压为220V ，闭合开关S ，牵引电机和照明系统均能正常工作。

则（ ）A ．23::7511n n =B ．牵引电机的内阻为12.5ΩC ．S 断开后，原线圈电流为5AD ．S 断开前后，原线圈电流不变【答案】AC 【解析】A ．根据223315007522011n U n U === A 选项正确；B ．若对于求纯电阻用电器223150012.518010U R P ==Ω=Ω⨯额额因电动机是非纯电阻用电器，故内阻不等于12.5Ω，故B 选项错误； C ．S 断开，由原线圈输入功率与副线圈输出功率相等，即11222180kW I U I U P ===可得3213118010A 5A 3610P I U ⨯===⨯C 选项正确；D ．S 断开后，减少了照明系统消耗的电功率，原线圈的输入功率也要减少，而原线圈两端电源电压136kV U =不变，故原线圈电流1I 应变小，D 选项错误。

1.高考中交流电路部分主要考查交变电流的产生和描述、交流电有效值、变压器的规律及动态分析、远距离输电等知识点。

对理想变压器问题应该从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点几个方面正确理解。

远距离输电问题应该分段分析，注意各段电压、电流、功率的关系。

掌握输送电过程中功率损失和电压损失。

2.理想变压器和远距离输电问题有时也和电磁感应一起考查，熟练应用法拉第电磁感应定律、楞次定律判断感应电动势、感应电流的方向。

一.理想变压器基本模型（1）理想变压器的构造、作用、原理及特征。

构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。

作用：在办理送电能的过程中改变电压。

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流电压。

（2）理想变压器的理想化条件及规律如图所示，在理想变压器的原线圈两端加交流电压U 1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∆∆=∆∆=222111,φεφεn t n 忽略原、副线圈内阻，有2211,εε==U U 。

另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相同，于是又有21φφ∆=∆。

由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U =。

在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有21P P =，而111U I P =，222U I P =。

于是又得理想变压器的电流变化规律为1221n n I I =。

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素的差别）。

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化条件下的新的表现形式。

高中物理-变压器、电能输送知识点基础知识一、变压器1．理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．作用：在输送电能的过程中改变电压．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。

远距离输电减小损失的方法
远距离输电减小损失的方法主要有以下几种：
1. 减小输电线的电阻：采用电阻率小的材料来制造输电线，这样可以降低输电线的功率损失。

2. 增加输电线的横截面积：通过增加输电线的直径或片数，可以有效地减小输电线的电阻，从而降低输电线的功率损失。

3. 提高输电电压：通过提高输电电压，可以减小输电电流，从而降低输电线的功率损失。

4. 采用变压器升压输电：变压器可以将电能转化为磁场能，然后再转化为电能，这样可以提高输电电压，从而减小输电电流，降低输电线的功率损失。

5. 优化输电线路：通过优化输电线路的路径和布局，可以减小输电线长度和电阻，从而降低输电线的功率损失。

6. 采用无功补偿技术：通过在输电线路上安装无功补偿装置，可以补偿输电线路的无功损耗，从而提高输电效率。

7. 采用直流输电技术：直流输电可以减少输电过程中的能量损失，并且不受线路电阻和感抗的影响，因此具有较高的输电效率。

这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以最大程度地降低远距离输电的损失。

远距离输电知识点
1. 远距离输电为啥会有电能损耗呀？就像你跑长跑会累一样，电在传输过程中也会有消耗呀！比如从发电站输送到几百公里外的城市。

2. 升高电压能减少电能损耗，这你知道不？好比你走楼梯，一步跨两级就会轻松一点，电也是这样，电压升高了，损耗就小啦！像西电东送工程就是用高电压来输电的。

3. 远距离输电的线路很重要哦！这就好比是道路，路不好走，车能跑得快吗？像那些老旧的输电线路就可能影响输电效果。

4. 变压器在远距离输电中可关键啦！它就像个神奇的转化器，能把电压变来变去。

你想想，如果没有它，电怎么能顺利到达不同地方呢？比如在小区里就会有变压器把电压变低供我们使用。

5. 远距离输电可不是随便弄弄的，要精心设计呢！这就像搭积木，得好好规划才能搭得稳呀！不同地区的输电方案都得量身定制呢。

6. 我们能用上远方送来的电，真得感谢远距离输电技术呀！这是不是很了不起？就像你收到远方朋友寄来的礼物一样惊喜！它让我们的生活变得更便利啦！
我的观点结论：远距离输电真的太重要了，它让电能够跨越距离，为我们的生活提供源源不断的能量！。

远距离输电公式
1. 基本原理。

- 根据P = UI（P是功率，U是电压，I是电流），在输电功率P一定时，电压U越高，则电流I越小。

- 在远距离输电中，由于输电线有电阻R，根据焦耳定律Q = I^2Rt（Q是电热，t是时间），电流越小，在输电线上产生的热量损失就越小。

2. 远距离输电电路模型。

- 发电站输出功率为P，输出电压为U_1，通过升压变压器将电压升高到
U_2，输电电流为I_2，输电线电阻为R，到达用户端再通过降压变压器将电压降到用户需要的电压U_4。

- 对于升压变压器，根据变压器原理(U_1)/(U_2)=(n_1)/(n_2)（n_1、n_2分别是升压变压器的原副线圈匝数），I_1U_1 = I_2U_2（因为理想变压器输入功率等于输出功率）。

- 输电线上的功率损失Δ P=I_2^2R。

- 输电线上的电压损失Δ U = I_2R。

- 对于降压变压器，(U_3)/(U_4)=(n_3)/(n_4)（n_3、n_4分别是降压变压器的原副线圈匝数），U_3 = U_2-Δ U，I_3 = I_2（忽略变压器的能量损耗时，输电线上的电流等于降压变压器原线圈中的电流）。

- 用户得到的功率P_用=P - Δ P。

变压器及远距离输电实验报告(一)变压器及远距离输电实验报告引言在电力传输领域，变压器及远距离输电是至关重要的技术。

变压器能够通过改变电压大小，在输电过程中实现电能的高效传输。

本实验报告旨在介绍变压器及远距离输电的原理、实验过程和结果分析。

变压器原理1.变压器的组成：变压器主要由铁芯和线圈组成。

铁芯能够提高磁路的磁通密度，从而实现电能的有效传输。

线圈则通过互感作用将输入电压转换为输出电压。

2.变压器的工作原理：根据法拉第电磁感应定律，当交流电通过线圈时，会在铁芯中产生磁场。

根据电磁感应定律，当磁场发生变化时，线圈中就会产生感应电动势。

通过合理设计线圈的匝数比，可以实现输入电压到输出电压的变换。

实验过程1.实验材料准备：准备变压器、交流电源和适当的测量器材。

2.连接电路：将输入端与交流电源相连，将输出端与负载相连，并确保电路接线正确。

3.打开电源：打开交流电源并逐渐调节输入电压，观察输出电压的变化。

4.测量数据：使用测量仪器记录不同输入电压下的输出电压、电流等数据。

5.分析数据：根据实际测量数据，计算变压器的电压传输效率，分析实验结果并得出结论。

实验结果分析1.根据测量数据，可以绘制输入电压与输出电压的关系曲线。

曲线的趋势可以反映变压器的变压比。

2.通过对实验结果的分析，可以得出变压器的电压传输效率以及功率损耗等参数。

3.分析实验结果可以对变压器的工作状态进行评估，进而改进设计和优化传输效率。

结论变压器及远距离输电是一项重要的电力传输技术，在实验中我们深入了解了其工作原理和性能表现。

实验结果可以为今后电力传输系统的设计和优化提供参考，进一步提高电能传输效率和降低能源损耗。

通过继续深入研究和实验，我们相信变压器及远距离输电技术会有更广泛的应用前景。

以上为变压器及远距离输电实验报告的相关内容，希望能够对读者了解该实验和相关技术有所帮助。

变压器及远距离输电实验报告（续）安全注意事项在进行变压器及远距离输电实验时，需要注意以下安全事项： 1. 确保实验环境通风良好，防止电路过热引起的火灾和烟雾。

《变压器与远距离输电》学习任务单一、学习目标1、理解变压器的工作原理，掌握变压器的基本构造和电压、电流、功率的关系。

2、了解远距离输电过程中存在的问题，掌握降低输电损耗的方法。

3、能够运用所学知识解决变压器和远距离输电相关的实际问题。

二、学习重难点1、重点（1）变压器的工作原理及电压、电流、功率关系。

（2）远距离输电中降低损耗的原理和方法。

2、难点（1）对变压器中电磁感应现象的深入理解。

（2）分析远距离输电线路中的功率损失和电压损失。

三、学习方法1、理论学习通过教材、网络资源等，系统学习变压器和远距离输电的基本理论知识。

2、案例分析研究实际的变压器和远距离输电案例，加深对知识的理解和应用能力。

3、实验探究如有条件，可进行相关的物理实验，直观感受变压器的工作过程和远距离输电的特点。

4、小组讨论与同学组成学习小组，共同探讨学习中遇到的问题，分享彼此的见解和经验。

四、学习内容（一）变压器1、变压器的基本构造变压器主要由铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，一个称为原线圈（初级线圈），另一个称为副线圈（次级线圈）。

2、变压器的工作原理变压器是利用电磁感应原理工作的。

当原线圈中通以交流电流时，在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量穿过副线圈，在副线圈中产生感应电动势。

3、理想变压器的电压与匝数关系理想变压器中，原、副线圈的电压之比等于匝数之比，即 U1 ／ U2 ＝ n1 ／ n2 。

4、理想变压器的电流与匝数关系理想变压器中，原、副线圈的电流之比与匝数成反比，即 I1 ／ I2 ＝ n2 ／ n1 。

5、变压器的功率关系理想变压器输入功率等于输出功率，即 P1 ＝ P2 。

（二）远距离输电1、输电线路的基本构成远距离输电线路主要由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器和用户等部分组成。

2、输电过程中的功率损失（1）功率损失的原因：由于输电导线存在电阻，当电流通过时会产生焦耳热，导致功率损失。

（2）功率损失的计算：P损＝ I²R ，其中 I 为输电电流，R 为输电导线的电阻。

第三课时 变压器和远距离输电【基础知识回顾】 （一）变压器1、变压器的工作原理：电能→磁场能→电能2、理想变压器的两个基本公式是： ⑴ 2121n n U U =（即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比） ⑵P 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）。

注意：⑴只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：12212211,n n I I I U I U == ⑵变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：R n U n I U P /2112111⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==，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”。

“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。

实际上，R 越大，负载越小；R 越小，负载越大。

这一点在审题时要特别注意。

3、若是对多个副线圈:根据理想变压器出入＝P P4、理想变压器输入功率与输出功率关系:变压器的输入功率由输出功率决定! 出入＝P P → 负出R U P 22=(2U 由1U 及变压比决定) 入入入U I P = ( 入U :发电机的端电压由发电机决定)①当变压器空载时 (即∞→负R 0=出P 0=入I②当变压器副线圈短路 (即0→负R ) ∞→出P ∞→入I （二）远距离输电1. 主要问题：P I R 损线=2（电流的热效应导致电能转化为热能损失掉）2. 解决方法： P 损=I 线2R 线=2()P U R 线2()P U R 线，增大输电电压U ，即采用高压输电是有效方法。

3. 示意图：n 3 n 2U 1n 1 U 2U 3112233I U I U I U =+3212311n n I I I n n =+112233n I n I n I =+123P P P =+3212311U U I I I U U =+发电机 升压变压器降压变压器记熟两个基本关系式：电压关系：能量关系：升降线降出损降线降升U U U IR U P P P I R IU IU =+=+=+=+=⎧⎨⎪⎩⎪∆2【要点讲练】例1、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R ，开始时开关S 断开.当S 接通时，以下说法正确的是（ ） A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压将增大 C.通过灯泡L 1的电流减小 D.原线圈中的电流增大例2. 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通，且电键接到1位置，发现5个灯亮度相同；若将电键接到2位置，且在变化中灯泡都不会烧毁，则可能的是（ ）A. 该变压器是降压变压器，线圈匝数比为4：1B. 该变压器是升压变压器，线圈匝数比为1：4C. 副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更亮些D. 副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更暗些例3、如图所示为理想变压器，原线圈的匝数是n 1两个副线圈的匝数分别是n 2、n 3，当原线圈两端加上交变电压U 1后，测得原线圈中的电流为I 1，设两个副线圈两端的电压分别是U 2、U 3，其中的电流分别为I 2、I 3，则有 （ ） A 、2121n n U U =，B 、1221n n I I =，1331n n I I =C 、3132121I n n I n n I +=D 、132321n n n I I I +=+ 例4. 某发电站输出总电功率为P ，用升压变压器将电压升到U 后向远方送电，已知输电导线的总电阻为R ，则在时间t 内输电导线上的功率损耗是 ( )A. PtB. （U 2/R ）tC. （P/U ）2RtD. U 2Rt 例5.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10:1，原线圈输入交变电压t u 50sin 100π=V ，O 为副线圈中心抽出的线头，电路中两个电阻阻值相同，Ω=10R ，下列关于电路的分析正确的是 （ ）A ．开关S断开时，电流表示数为 B ．开关S 断开时，两电阻总的电功率为2.5W C ．开关S 闭合时，两电阻总的电功率为2.5W D ．电容器的耐压值至少是25V例5.某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电.当发电厂输出的功率为P 0时，额定电压为U 的用电设备消耗的功率为P 1.若发电厂用一台升压变压器T 1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T 2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示.这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P 0，用电设备可获得的功率增加至P 2.试求所用升压变压器T 1的原线圈与副线圈的匝数比N 1/N 2以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比n 1/n 2 多少?1133U n U n=【强化练习】1、用理想变压器向负载供电，变压器的输入电压不变，如图所示，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中所有交流电表的读数及变压器输入功率的变化情况为 （ ） A ．V 1、V 2不变，A 1增大、A 2减小，P 增大 B ．V 1、V 2不变，A 1、A 2增大，P 增大 C ．V 1、V 2不变，A 1、A 2减小，P 减小D ．V 1不变、V 2增大，A 1减小、A 2增大，P 减小2、如图所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一灯泡串联在交流电源上。

远距离输电问题的处理思路及基本关系
在远距离输电中，输电线路的损耗是一个重要问题。

为了正确处理该问题，需要画出输电过程示意图，并标出各物理量。

输电线路上的损耗功率可以通过计算得到，其中输电线路电流的大小和输电电压的关系是一个重要的基本关系。

2)基本关系问题：
在处理远距离高压输电问题时，需要考虑多个基本关系，如功率关系、电压、电流关系等。

这些基本关系可以通过示意图来表示，例如图1中的基本关系。

在计算时，需要注意各个物理量之间的关系，以确保计算结果的正确性。

3)变压器问题：
在远距离输电中，变压器是一个重要的组成部分。

升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比可以通过计算得到。

在
计算中，需要注意变压器的效率和功率损耗问题，以确保输电过程的稳定性和安全性。

4)用户得到的电功率问题：
在远距离输电中，用户得到的电功率是一个重要的问题。

用户得到的电功率可以通过计算得到，其中需要考虑输电线路的损耗、变压器的效率等因素。

为了确保用户得到的电功率稳定可靠，需要对输电过程进行全面的计算和分析。