2018版高中物理 第4章 遠距離輸電 習題課 變壓器的應用及遠距離輸電課件 魯科版選修3-2.ppt

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1、第4章——,遠距離輸電,第4講習題課變壓器的應用及遠距離輸電問題,目標定位,1.進一步理解變壓器原理及規(guī)律.2.熟練應用變壓器原、副線圈的決定因素解決動態(tài)分析問題.3.熟悉遠距離輸電中的各物理量關系和損耗問題，熟練解決遠距離高壓輸電中的實際問題.,1.理想變壓器原、副線圈的三個關系：,P出,2.輸電線上的功率損失P損＝，輸電線上的電壓損失ΔU＝.3.減小輸電線路上功率、電壓損失的途徑：輸電線的電阻、輸電導線中的電流(即提高輸電).,I2R線,IR線,減小,減小,電壓,4.遠距離輸電的基本原理：在發(fā)電站內用變壓器升壓，然后進行遠距離輸電，在用電區(qū)域通過變壓器降到所需的電壓.,升壓,降壓,一、理想

2、變壓器中的規(guī)律分析,1.功率關系：P入＝P出.,若有多組副線圈n1I1＝n2I2＋n3I3＋…,4.變壓器不改變頻率5.原、副線圈的地位(1)原線圈在原線圈回路中所處的地位是充當負載.(2)副線圈在副線圈回路中所處的地位是充當電源.,例1如圖1甲所示，左側的調壓裝置可視為理想變壓器，負載電路中R＝55Ω，、為理想電流表和理想電壓表.若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110V，下列表述正確的是(),圖1,A.電流表的示數(shù)為2AB.原、副線圈匝數(shù)比為1∶2C.電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz,電流表示數(shù)與電壓表示數(shù)都為有效值，故C正確；,答案AC,

3、,圖2,答案AC,二、理想變壓器電路的動態(tài)問題分析1.首先明確變壓器各物理量間的制約關系(1)輸入電壓U1決定輸出電壓U2：變壓器原、副線圈匝數(shù)n1、n2確定，U1便決定了U2，與輸出端有無負載、負載大小無關，也與變壓器有無其他副線圈無關.(2)輸出功率P2決定輸入功率P1：即用多少送多少.,2.分清動態(tài)變化中哪個量變化，結合串、并聯(lián)電路的特點，歐姆定律及變壓器各物理量間因果關系來依次確定其他量變化.,例2如圖3所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u＝Umsinωt，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器.和是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和U2表示；和是理想交流電流表，示數(shù)分別用I1和I2表示

4、.下列說法正確的是(),圖3,A.I1和I2表示電流的瞬時值B.U1和U2表示電壓的最大值C.滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大D.滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小,解析交流電表測量的是交變電流的有效值，故A、B皆錯誤；,答案C,針對訓練2如圖4所示，用一理想變壓器給負載供電，變壓器輸入端的電壓不變，開始時開關S是斷開的.現(xiàn)將開關S閉合，則圖中所有交流電表的示數(shù)以及輸入功率的變化情況是(),圖4,A.V1、V2的示數(shù)不變，A1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)減小，P入增大B.V1、V2的示數(shù)不變，A1、A2的示數(shù)增大，P入增大C.V1、V2的示數(shù)不變，A1、A2的示數(shù)減小，P入減小D.V1

5、的示數(shù)不變，V2的示數(shù)增大，A1的示數(shù)減小，A2的示數(shù)增大，P入減小,答案B,三、遠距離高壓輸電中的損耗問題1.解決遠距離輸電問題時，應首先畫出輸電的電路圖，如圖5所示，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應位置.,圖5,2.分析三個回路，在每個回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應的副線圈是下一個回路的電源.,3.綜合運用下面三方面的知識求解(1)能量守恒：P1＝U1I1＝U2I2＝P用戶＋ΔP,P用戶＝U3I3＝U4I4.(2)電路知識：U2＝ΔU＋U1ΔU＝I2R.,例3某發(fā)電站通過燃燒煤來發(fā)電．發(fā)電站通過升壓變壓器、輸電線和降壓變壓器把電能輸送給生產和照明用戶，發(fā)電機輸出功率是120

6、kW，輸出電壓是240V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶25，輸電線的總電阻為10Ω，用戶需要的電壓為220V．則：(1)輸電線上損耗的電功率為多少？(2)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少？,變壓器基本規(guī)律的應用,圖6,答案BC,變壓器電路的動態(tài)問題分析2．如圖7所示，某理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)均可調節(jié)，原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦交流電，在其他條件不變的情況下，為了使變壓器輸入功率增大，可使()A．原線圈匝數(shù)n1增加B．副線圈匝數(shù)n2增加C．負載電阻R的阻值增大D．負載電阻R的阻值減小,圖7,答案BD,,圖8,A.開關接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100HzB.開關接通后，電壓表

7、的示數(shù)為100VC.開關斷開后，電壓表的示數(shù)變大D.開關斷開后，變壓器的輸出功率不變,故開關接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100Hz，A項正確；,電壓表的示數(shù)是有效值，,不論開關是否斷開，電壓表示數(shù)不變，C項錯誤；開關斷開后，變壓器的輸出功率減小，D項錯誤.,答案AB,遠距離輸電問題分析4.一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經變壓器T1升壓后向遠方輸電，輸電線路總電阻R線＝1kΩ，到目的地經變壓器T2降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220V,60W).若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器T1和T2的損耗可忽略，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)，則()A.T1原、副線

8、圈電流分別為103A和20AB.T2原、副線圈電壓分別為1.8105V和220VC.T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1D.有6104盞燈泡(220V,60W)正常發(fā)光,解析根據題意畫出輸電線路示意圖如圖所示.,對升壓變壓器有P1＝U1I1，可知I1＝103A，由輸電線上消耗的功率ΔP＝IR線＝400kW，可知輸電線上電流為I2＝20A，A項正確；,22,T1的變壓比為I2∶I1＝1∶50；根據P＝U2I2得U2＝2105V，輸電線上電壓ΔU＝I2R線＝20000V，則副線圈輸入電壓為U3＝U2－U線＝1.8105V，又燈泡正常發(fā)光，可知副線圈電壓U4＝220V，B項正確；T2的變壓比為n3∶n4＝U3∶U4＝1.8105∶220，C項錯誤；降壓變壓器的輸入功率等于輸出功率P3＝P4＝U3I2＝60Wn，解得n＝6104，D項正確.答案ABD,