第十章 第二讲 变压器、电能的输送

C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率[思路点拨]电能输送时，因输电线电
阻r的存在，输电线上有功率损失，同时也有电压损失．[课堂笔记]由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输
入功率，P出－P损＝P入，故D正确.因为U1＝200
V＜U4＝220V，U2＞U3＝U2－U线，故A正确．[答案]AD本
题中P出＜P入、U3＜U2的原因是输电线有电阻，如果输电线为超导体，则有P出＝P入、U3＝U2，但仍有：1．理想变压器原、副线圈
匝数比为10∶1，以下说法中正确的是 ()A．穿过原、副线圈每
一匝的磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝的磁通量的变化率相等C．原、副线圈每一匝产生
的电动势之比为10∶1D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1解析：穿过原、副线圈每一匝的磁通量
相等，且磁通量的变化率也相等，故A错，B正确．每一匝的电动势值相等，都等于，故C错．理想变压器的输出功率等于输入功
率，故D正确．答案：BD2．如图10－2－6所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确
的是 ()图10－2－6A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高
压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好解析：远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发热损耗
，由P损＝I2R可以看出，在保证输电功率的前提下有两种方式可减少输电中的能量损失：一是减小输电线的电阻，由R＝ρ知，A
正确．二是减小输电电流，B正确．若输电电压一定，由P＝UI知输送的电功率越大，输电电流越大，则输电中能量损耗P损＝I2R越大，C错
误．电压越高，对输电线路绝缘性能的要求越高，变压器的要求相应提高，线路修建费用会多很多，D正确．答案：ABD3．远距离输电
时，如果输送的电功率一定，输电电压升高到原来n倍，则输电线路上的功率损失将是原来的()解析：由电功率公式P＝UI知，
当输电电压升高到原来的n倍时，P一定，电流变为原来的；由P损＝I2R，R一定，输电线路上的功率损失为原来的
，选项C正确．答案：C4．(2008·天津高考)一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈
接有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时
(
)A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1减小C．I2增大，P2
减小D．I2增大，P2增大解析：设副线圈两端的电压为U2，由
知，由于U1不变，故U2应不变，再根据I2＝知，当R增大时，I2应减小，根据I1＝
推得I1也减小；由P2＝知P2减小，根据能量守恒P1＝P2，故P1减小；只有选项B是正确的．答案：B
5．如图10－2－7所示，理想变压器的两线圈匝数之比n1∶n2＝2∶1，电源电动势E＝1.5V
()A．闭合电键S后，UAB＝1.5V
B．闭合电键S后，UAB＝3VC．断开电键S前，UAB＝0.75VD．断开电键S瞬间，UAB≠0解析：由
于电源是直流电源，根据变压器工作原理可知，闭合电键S后和断开电键S前，UAB＝0，选项A、B、C均错．断开电键S瞬间，由于电磁感应
，原线圈两端产生自感电动势，UAB≠0，D选项正确．答案：D一、变压器原理1．构造和原理(如图10－2－1所示)(1)
主要构造：由、和
组成．(2)工作原理：电磁感应的现象．原线圈副线圈闭合铁芯互感
图10－2－12.理想变压器不考虑铜损（线圈电阻产生的焦耳热）、铁损（涡流产生的焦耳热）和漏磁的变压器，其输
入功率与输出功率相等.理想变压器是一个理想化模型.3．理想变压器的基本关系式基本关系“一对一”变压器“一对二”变
压器电压＝功率P1＝P2P1＝P2＋P3电流＝(n1I1＝n2I2)n1I1＝n2I
2＋n3I31．“一对一”变压器指回字形铁芯中有一个原线圈和一个副线圈；“一对二”变压器指回字形铁芯中有一个原
线圈和两个副线圈．2．副线圈的电压比原线圈的电压低，这样的变压器叫做降压变压器，反之则叫升压变压器．4．互感器
(1)电压互感器：用来把高电压变成低电压，如图10－2－2(a)所示．(2)电流互感器：用来把大电流变成
小电流，如图10－2－2(b)所示．图10－2－2二、电能的输送1．输电线路的构成主要有发电机、
升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器，如图10－2－3所示．图10－2－3由于电机本身的输出电压不可能很高，所以
采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压．2．输送电能的基本要求
(1)可靠：保证供电线路正常工作．(2)保质：保证供电质量——电压和频率要稳定．(3)经济：线路建设和运行的费用低——能耗少、
电价低．3．损失电能的分析任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方，电流流过输电线时，因输电线有电阻
而发热，从而损失电能．设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失P损＝I2·R.基
本关系功率关系P入＝P出电压关系U1/U2＝n1/n2，与负载、副线圈的多少无关电流关系①只有一个副线圈时：I1
/I2＝n2/n1②有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋
Innn因果关系(n1和n2不变时)①由U2＝U1可知U1决定U2，即原线圈两端电压决定副线圈两端的电压②由
I1＝I2可知I2决定I1，即副线圈中的电流决定原线圈中的电流③由P入＝P出可知输出功率决定输入功率，功率按需分配
1．变压器应用的是交变电流，不用恒定直流．2．变压器不改变交变电流的频率，不改变功率，只改变交变电流的电压
和电流．1．对于理想变压器，下列说法中正确的是()A．原线圈的输入功率随副线圈输
出功率增大而增大B．原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大C．原线圈的电流不随副线圈的输出电流变化而变化
D．当副线圈电流为零时，原线圈电流为零解析：对于理想变压器，输出功率决定输入功率，故A正确；输出电流决定输入电流，故B
、C错；原线圈电压并不会因为I2为0，它就为0，I2为0表示副线圈断路，U1仍存在，故D错误．答案：A由输电
线上的功率损失ΔP＝I2R线可知，有两种途径来减小输电损失：1．减小输电线的电阻R，据R′＝ρ，可得以下几种
方法：(1)减小输电线长度l.但由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小l来减小R.(2)减小电阻率ρ.目
前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料．(3)增大导线的横截面积S.但导线横截面积的增加是有一定限度
的，过粗会多耗费金属材料，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，据I＝(
1)减小输送功率P.但在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的．(2)提高输电电压U.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，据P损＝()2·R知，输电线上的功率损耗
将降为原来的根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施．输电电压也不
是越高越好．因为电压越高对输电线路、变压器的要求也就越高，所以实际输送电能时要综合考虑各种因素．2．关于高压输电下列说法正确的是
()A．从发电站到输电线路需要升压变压器B．从发电站到输电线
路需要降压变压器C．高压输电是为了增大输电电流D．高压输电是为了减小输电电流解析：高压输电输送总功率一定，为了减
小输电线路上功率损失，需要减小输电线上的电流，从发电站到输电线路是用升压变压器升高电压，故A、D正确．答案：AD
如图10－2－4所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的
，V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，
下列推断中正确的是()A．
U2变小，I3变小B．U2不变，I3变大C．I1变小，I2变小
D．I1变大，I2变大[思路点拨]负线圈两端电压由原线圈两端电压和变压比确定，原线圈中电流由变压器输出功率决定，其他表示
数可结合电路动态分析确定．[课堂笔记]因为U1不变，由可得U2不变，断开S后副线圈所在
电路电阻R变大，由I2＝可知电流I2减小．由U1I1＝U2I2得I1＝故I1减小．电阻
R3两端电压U3＝U2－I2R1，故U3变大．I3＝变大，综合以上可知B、C正确，A、D错误．[答案]BC理想变压器动态分析类似于电路中动态分析，不同处是由原线圈电压和变压比确定副线圈的电压.(2009·山东高考)某小型水电站的电能输送示意图如图10－2－5所示，发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220V的用电器正常工作，则()