专题18 理想变压器、远距离输电模型（原卷版）.docxVIP

2026版高考物理培优模型

专题18理想变压器、远距离输电模型

目录

TOC\o1-3\h\u一.理想变压器基本模型 1

二．变压器原线圈接有负载模型等效法 7

三．变压器副线圈接有二极管模型 16

四．多组副线圈的理想变压器模型 19

五．理想变压器动态分析模型 22

六．远距离输电的电模型 28

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。

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。

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，而，。

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。

1．如图所示，某理想变压器原线圈与一交流电源相连，交流电源电动势的表达式为，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为，正常发光时电阻为，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为，下列说法错误的是（）

A．原副线圈的匝数比为 B．流过小灯泡b的电流为

C．小灯泡中电流方向每秒钟改变30次 D．小灯泡b正常发光时的电阻为

2．理想变压器、电阻R、理想交流电流表A、理想交流电压表V按图甲连接，已知理想变压器原、副线圈的匝数比为11:1，电阻R=10Ω，原线圈输入的交流电如图乙所示，下列说法正确的是（）

A．交流电的频率为100Hz B．电压表读数为V

C．电流表读数为2A D．变压器的输入功率为44W

3．理想变压器、电阻R、理想交流电流表A、理想交流电压表V按图甲连接，已知理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，原线圈输入的交流电如图乙所示，下列说法正确的是（）

A．交流电的频率为 B．电压表读数为

C．电流表读数为 D．变压器的输入功率为

4．如图甲所示，某理想变压器原线圈接入如图乙所示的交流电源，副线圈所接的滑动变阻器的最大阻值为，电压表和电流表均为理想电表，原、副线圈的匝数比为6:1。下列说法正确的是（????）

A．电压表的示数为V

B．滑动变阻器消耗的最小功率为0.6W

C．原线圈所加电流的频率为100Hz

D．电流表的最小示数为0.2A

5．如图所示，理想变压器的原线圈接在一个交流电源上，交流电压瞬时值随时间变化的规律为，副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表。已知理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，灯泡的电阻为22Ω，电动机内阻为1Ω，电流表示数为3A，各用电器均正常工作。则（）

A．通过副线圈的电流频率为5Hz B．电压表示数为22V

C．变压器原线圈的输入功率为 D．电动机的输出功率为44W

二．变压器原线圈接有负载模型等效法

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U1，而是U＝U1＋U负载，显然U≠U1.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P1，而是P＝P1＋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n1：n2，原线圈输入电压为U1，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

在（1）中由变压器的分压规律：得：

，所以负载电阻R消耗的功率为：

在（2）中等效电阻消耗的功率为：

因，所以等效电阻为：（重要结论）

1.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3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．2