2026届高考物理二轮复习讲义：特殊的变压器 微专题

特殊变压器微专题 一、非理想变压器 不再满足理想变压器“无损耗、无漏磁、磁通量完全耦合”的前提，存在铜损（线圈电阻发热损耗）、铁损（铁芯磁滞+涡流损耗）、漏磁 电压比：，匝数比电压比结论失效 电流比：，电流反比结论失效 功率关系：，输入功率 > 输出功率 磁通量：原副线圈磁通量不完全相等，存在漏磁通 例1.如图所示为无线充电示意图，通过变压器改变电压大小，整流电路改变交、直流，发射线圈连接的交流电，发射线圈与接收线圈匝数之比为，若工作状态下，接收线圈内的磁通量约为发射线圈的58%，不计其他损耗，下列说法正确的是（　　） A．发射线圈中的电流每秒钟方向变化100次 B．接收线圈与发射线圈中交变电流的周期相同 C．接收线圈与发射线圈中的功率相同 D．接收线圈的输出电压有效值为 【答案】AB 【详解】A．发射线圈所接交流电的表达式为： 角频率，因此频率： 交流电每周期方向变化2次，所以每秒方向变化次数为：，A正确； B．接收线圈中的交变电流是由发射线圈的交变磁场感应产生的，因此其周期与发射线圈的交变电流周期相同。B正确； C．题目中说明“接收线圈内的磁通量约为发射线圈的58%”，这意味着存在磁通量泄漏，能量没有完全传递，因此两者功率不相等。C错误； D．发射线圈电压有效值，理想变压器电压比为： 代入匝数比 ，得 但由于磁通量仅为58%，实际感应电压有效值为：，D错误。 故选AB。 二、电压互感器（PT） 降压变压器，属于测量保护类变压器，高压侧接电网，低压侧接电压表/保护装置 1. 匝数关系：，一次匝数多、二次匝数少 2. 电压规律：，把高电压按比例降为标准低电压（100V） 3. 口诀： 电压互感，并联高压，降压采样，严防短路 例2.如图所示为某小型发电站高压输电示意图，发电站输出的电压不变；升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（　　） A．①为电流表，②为电压表 B．电厂输送的电功率为 C．若线圈匝数增加一倍，①的示数增加一倍 D．若输送距离增加一倍，则输电线上的损耗功率增加一倍 【答案】B 【详解】A．由图可知①和互感器并联在零线、火线上，则①为电压表；②和互感器串联在电路中，则②为电流表，故A错误； B．不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，则电厂输送的电功率为 故B正确； C．若线圈匝数增加一倍，对于电压互感器，由于原线圈两端电压，即升压变压器输出电压不变，则电压表①的示数不变，故C错误； D．若输送距离增加一倍，则输电线电阻增加一倍，将降压变压器和用户看成一个等效电阻，则有 输电线上的电流为 可知输电线上的电流减小，根据 可知输电线上的损耗功率不是增加一倍，故D错误。 故选B。 三、电流互感器（CT） 降流变压器，串联在输电线路中，测量大电流 1. 匝数关系：，一次匝数极少（常为1匝），二次匝数多 2. 电流规律：，把大电流按比例转为标准小电流（5A/1A） 3. 口诀 电流互感，串联火线，降流变送，严禁开路 例3. 钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量电流强度很大的电流，其原理如图所示。若原线圈与副线圈的匝数比为1:500，电流表A的示数为1A，则（　　）    A．钳形电流表能够用来测量直流电的电流 B．被测电路电流的有效值为500A C．被测电路电流的平均值为500A D．被测电路电流的最大值为500A 【答案】B【详解】A．钳形电流表利用的是电磁感应中的互感原理，不能够用来测量直流电的电流，A错误；BCD．由变压器的基本原理可知解得电流表的示数为电流的有效值，故被测电路电流的有效值为500A，B正确，CD不正确。故选B。 四、自耦变压器 只有一个共用绕组，一段线圈既是原绕组也是副绕组，无独立原副线圈 1. 电压规律：依然满足 ，滑动抽头改变匝数比，连续调压 2. 电流规律： 依然成立 3. 功率特点：既有电磁感应传递的功率，也有直接传导的电功率 例4.某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，通过旋转滑动触头的位置可以改变副线圈的匝数，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（    ） A．通过R的交变电流的频率为50Hz B．时电流表的示数为0 C．将沿顺时针方向转动一些，电流表的示数变大 D．将沿逆时针方向转动一些，电流表的示数变大 【答案】AD 【详解】A．由图乙可知，该交变电流的周期为 则通过R的交变电流的频率为 故A正确； B．电流表的读数为电流有效值，所以时电流表的示数不为0，故B错误； C．将沿顺时针方向移动一些，变压器的副线圈匝数变小，根据 可知副线圈输出电压变小，输出功率变小，所以输入功率也变小，故电流表的示数将变小，故C错误； D．将沿逆时针方向移动一些，变压器的副线圈匝数变大，根据 可知副线圈输出电压变大，输出功率变大，所以输入功率也变大，故电流表的示数将变大，故D正确。 故选AD。 五、多副圈变压器 一个原线圈，多个独立副线圈 1. 电压：所有线圈都满足 ，即 2. 功率：输入功率 = 所有副线圈输出功率之和 3. 电流反比结论失效！只有一组副线圈时 才成立，多副线圈不能直接用 例5.面积为S，匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴从图示位置开始计时以角速度匀速转动，理想变压器的原，副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，电流表为理想电表，所有线圈电阻均不计，下列说法正确的是（　　）    A．原线圈两端电压随时间的变化关系为 B．电流表的示数为，通过电流表的电流的频率为 C．电阻消耗的电功率为 D．流过原线圈电流的有效值为 【答案】C【详解】A．依题意得，发电机产生交变电压，原线圈两端电压随时间变化关系为故A错误；B．理想变压器原线圈电压根据电压与匝数的关系，得两端电压有效值为电流表的示数为流过电阻的电流有效值，数值为，电流的频率为，故B错误；C．电阻消耗的电功率故C正确；D．设原线圈电流为，匝数为的副线圈电流为，匝数为的副线圈电流为。由能量守恒可知所以流过原线圈的电流为故D错误。故选C。 六、多磁路变压器 多个独立铁芯磁路，原边统一、副边多绕组独立 1. 各副绕组磁路互相独立，磁干扰极小，可以单独调压 2. 每个独立磁路，分别满足单组变压器电压、电流规律 3. 整体功率：总输入功率 = 所有独立磁路输出功率总和 例6.如图所示的理想变压器，“日”字形铁芯的左右、上下结构均对称，交流电源的输出电压为定值，原线圈的匝数为匝，左、右两个副线圈的匝数分别为匝、匝，左右两个副线圈所接电阻的阻值分别为，，下列说法正确的是（　　） A．两端的电压为 B．流过的电流为 C．的功率与的功率之比为 D．左右两个副线圈的电流频率之比为 【答案】C【详解】AB．原线圈中的磁通量按线圈匝数比分到两个副线圈，所以解得通过的电流为故AB错误；C．根据功率的表达式可知的功率与的功率之比为故C正确； D．变压器不改变频率，所以左右两个副线圈的电流频率与原线圈中电流的频率相等，比值为，故D错误。 故选C。 七、漏电保护器 漏电保护器的原线圈是火线 + 零线双线同向并绕： 正常无漏电时：火线电流、零线电流大小相等、方向相反，两者产生的磁场完全抵消，铁芯内总磁通量为 0，副线圈磁通量始终为 0、磁通量变化率也为 0，副线圈无感应电压、控制器不动作、开关保持闭合 发生漏电时：火线流出的电流，一部分通过人体或大地流走，零线回流电流<火线流出电流，两个线圈磁场不能完全抵消，铁芯总磁通量不再为 0，且随交流电周期性变化，副线圈产生感应电动势，控制器触发，脱扣开关断开、断电保护 例7.如图甲所示为家庭电路中的漏电保护器，其原理简图如图乙所示，变压器原线圈采用双线绕法，由火线和零线并绕而成，副线圈接有控制器，当副线圈两端有电压时，控制器会控制脱扣开关断开，从而起保护作用。关于漏电保护器，下列说法正确的是（　　） A．当无漏电时，副线圈内的磁通量不为零 B．当无漏电时，通过副线圈的磁通量随原线圈中电流的增加而增加 C．当站在地面的人误触火线时，脱扣开关会断开 D．当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，脱扣开关会断开 【答案】C 【详解】AB．控制器中线圈内的磁通量，是由火线和零线中的电流产生的，当无漏电时，火线和零线中的电流等大反向，在副线圈内的磁通量始终为零，故AB错误； C．当站在地面的人误触火线时，有一部分的电流会通过人体流入大地，火线和零线中的电流不相等，发生漏电现象，则此时线圈中的磁通量不为零，则在次级产生感应电动势，通过控制器，则脱扣开关会自动断开，故C正确； D．当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，人相当于一个用电器，火线与零线的电流同时增大，但是电流仍相等，脱扣开关不会断开，故D错误。 故选C。 八、解题提醒 先判断变压器类型：理想/非理想、互感、自耦、多副圈 看是否漏电、有损耗：非理想直接放弃常规匝数比推论 互感器：先记串并联+安全禁忌，再算比例 多副线圈：永远优先用「电压匝数成正比 + 功率守恒」 自耦变压器：抓共用线圈、抽头变匝数 学科网（北京）股份有限公司 $