电学与磁学 · 人教版高中物理选择性必修二第三章

理想变压器变压变流比与远距离高压输电损耗模拟器

远距离高压输电黄金定律：输电功率恒定时，输电线损耗 P_损 = (P/U)²·R_线。电压提高到原来的 n 倍，导线上的电热损耗就降低为原来的 1/n²！这就是特高压输电能穿越几千公里的物理秘诀。

本地计算 · 数据不上传

考点预设与典型误区：

3D 物理实验视窗● 60 FPS

速度:

实验控制变量

原线圈输入电压 U1

原线圈匝数 n1

匝

副线圈匝数 n2

匝

副线圈负载电阻 R_负载

副线圈输出电压 U2

副线圈负载电流 I2

原线圈输入电流 I1

传输功率 P

【实时推导与公式代入】

基本公式： --

代入过程： --

物理状态： --

【题干】 一台理想降压变压器，原线圈输入电压 U1=220V，原副线圈匝数比为 n1:n2 = 11:1。副线圈接一个标有“20V 40W”的灯泡，求：1) 副线圈输出电压；2) 原线圈中的输入电流。

【详细计算步骤】

1) 由变压比公式 U1/U2 = n1/n2 => U2 = U1 × (n2/n1) = 220 × (1/11) = 20V；2) 灯泡正常工作功率 P2 = 40W。因为是理想变压器，输入功率等于输出功率 P1 = P2 = 40W。由 P1 = U1 · I1 得原线圈电流 I1 = P1 / U1 = 40W / 220V ≈ 0.182A。

【题干】 发电站输出电功率 100kW，采用 10kV 高压输电，输电线总电阻为 10Ω。求：1) 输电线上的电流；2) 输电线上损失的电功率；3) 用户端实际获得的电功率和输电效率。

【详细计算步骤】

1) 输电线电流 I = P/U = 100×10³ W / (10×10³ V) = 10A；2) 输电线损失功率 P_损 = I² · R_线 = 10² × 10 = 1000W = 1kW；3) 用户端实际获得功率 P_用 = P - P_损 = 100kW - 1kW = 99kW；输电效率 η = 99 / 100 = 99%。

Q1. 变式 1：在理想变压器中，“原线圈电压决定副线圈电压”，还是“副线圈电压决定原线圈电压”？电流和功率呢？

Q2. 变式 2：变压器能否改变恒定直流电的电压？为什么？

Q3. 变式 3：当副线圈处于开路状态（不接任何用电器，负载 R = ∞）时，原线圈中还有电流吗？变压器耗电吗？

变压器会改变交变电流的频率吗？

绝对不会！变压器只能改变交流电的电压和电流，完全不能改变频率。我国电网 50Hz 交流电经过变压器升压或降压后，输出的交流电频率始终严格保持 50Hz。

如果一个变压器有多个副线圈（如次级两路输出），电流比还能用 I1/I2 = n2/n1 算吗？

不能！单副线圈的电流比公式失效。必须严格使用总功率守恒定律求解：P入 = P出1 + P出2 => U1·I1 = U2·I2 + U3·I3，从而解出原线圈电流 I1。

特高压输电（如中国的 ±1100kV 直流输电和 1000kV 交流输电）为什么是世界领先的国之重器？

中国能源资源（西南水电、西北风光火电）与用电负荷（东部沿海）相距数千公里。只有特高压能在几千公里超长距离输电中，将途中电能损耗压制在极低水平，实现“西电东送”。

插在墙上的手机充电器，手机拔掉后充电头不拔，会悄悄偷电耗电吗？

会耗电！充电头内部变压器微型芯片即使空载也在持续工作，维持初级励磁和指示灯，单个充电器空载待机功率约为 0.05W ~ 0.2W。虽耗电微弱，但长期插着存在发热老化隐患，建议拔掉。