发布时间 : 星期六 文章2020年高考物理素养提升专题15 变压器及远距离输电（解析版）更新完毕开始阅读
素养提升微突破15 变压器及远距离输电
——理论知识在实际生活中的应用
远距离输电
远距离输电问题包含对输电原理图的理解以及两组变压器中电压、电流及功率关系的理解，是对变压器和恒定电流的综合考查，高考中常以选择题的形式出现。
【2018·天津卷】教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向
定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的
1，则 2
1P 21B．电压表V的读数为U
2A．R消耗的功率变为C．电流表A的读数变为2I D．通过R的交变电流频率不变 【答案】B
【解析】根据公式Em?nBS?分析电动机产生的交流电的最大值以及有效值、频率的变化情况；根据
n1U1I2??判断原副线圈中电流电压的变化情况，根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变n2U2I1化；根据??2πn可知转速变为原来的
11，则角速度变为原来的，根据Em?nBS?可知电动机产生22 1 / 9
的最大电动势为原来的
Em11，根据U?可知发电机的输出电压有效值变为原来的，即原线圈的输
222出电压变为原来的
n1U111?，根据可知副线圈的输入电压变为原来的，即电压表示数变为原来的
n2U222111U2U，根据P?可知R消耗的电功率变为P，A错误B正确；副线圈中的电流为，即变2I?42R2R为原来的
n1I21?可知原线圈中的电流也变为原来的1，C错误；转速减小为原来的1，则，根据
n2I1222频率变为原来的
1，D错误。 2【素养解读】本题考查正弦交流电的产生原理、理想变压器。正弦交流电的最大值与转速的关系、理想变压器的电流、电压及功率的决定关系是此类问题的解题关键。
一、理想变压器
理想变压器的构造、原理的理解，各物理量之间的基本关系、制约关系，以及变压器电路的动态分析既是高考重点，也是学习难点。
1．构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的原线圈和副线圈组成的。
2．原理：电流磁效应、电磁感应。
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3．理想变压器三个基本关系
关系式 依据 注意 电压 U1n1＝ U2n2ΔΦE＝n Δt电流 n1I1＝n2I2 U1I1＝U2I2 功率 P入＝P出 能量守恒 电流关系式仅适用于一个副线圈的情况 和
均为理想电表，灯泡电阻RL＝6
【典例1】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，
Ω，AB两端电压u1＝122sin 100πt(V)．下列说法正确的是
A．电流频率为100 Hz B．C．
的读数为24 V 的读数为0.5 A
D．变压器输入功率为6 W 【答案】D
UmωU1n1
【解析】根据u1＝122sin 100πt(V)及U＝知U1＝12 V，f＝＝50 Hz，选项A错误；根据＝得
2πU2n22n21
U2＝U1＝×12 V＝6 V，即
n12
U26
的读数为6 V，选项B错误；又I2＝＝ A＝1 A，即
RL6
的读数为1 A，
2
U226
选项C错误；根据P1＝P2及P2＝＝ W＝6 W，选项D正确。
RL6
【素养解读】本题考查理想变压器。变压器中提到的电压关系、电流关系、电路中电表的示数等，指的都是交流电的有效值。
二、三类特殊的变压器
三类特殊变压器的结构和工作情景复杂，成为变压器问题的难点，其中两类互感器结构类似，容易造成混淆。对此类问题，关键还是理解三类特殊变压器的工作原理，用好各物理量之间的基本关系。
1．自耦变压器
自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，如图所示。当交流电源接不同的端点时，它可以升压(如图甲)也可以降压(如图乙)，变压器的基本关系对自耦变压器均适用。
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2．多副线圈的变压器
分析具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，应注意三个关系： U1U2U3(1)电压关系：＝＝＝…
n1n2n3(2)电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋… (3)功率关系：P1＝P2＋P3＋… 3．电压互感器和电流互感器
电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 副线圈的连接 互感器的作用 利用的公式
并联在高压电路中 连接电压表 将高电压变为低电压 U1n1＝ U2n2串联在交流电路中 连接电流表 将大电流变为小电流 I1n1＝I2n2 【典例2】如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1＝R2，当只闭合S1时，
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