魯科版選修32 第4章 遠(yuǎn)距離輸電 章末復(fù)習(xí)課 學(xué)案.doc

鞏固層知識整合體系構(gòu)建核心速填一、基本概念1三相交流發(fā)電機(jī)：3組完全相同的線圈互成120角在磁場中同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中就產(chǎn)生3個(gè)交變電動(dòng)勢，這樣的發(fā)電機(jī)叫做三相交流發(fā)電機(jī)2三相交變電流：三相交流發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生的依次落后的交變電流3變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，它由原線圈、副線圈、鐵芯組成4理想變壓器：沒有能量損失的變壓器，一般變壓器的能量損失主要來自于銅損、鐵損、漏磁二、基本規(guī)律1理想變壓器的規(guī)律：(1)電壓與匝數(shù)的關(guān)系：；(2)電流與匝數(shù)的關(guān)系：；(3)功率關(guān)系：p入p出(或u1i1u2i2)2遠(yuǎn)距離輸電過程中主要存在兩種損失：(1)電壓損失ui線r線；(2)功率損失pir線減少這兩種損失可以通過減小導(dǎo)線電阻或提高輸送電壓的方式實(shí)現(xiàn)，其中提高輸送電壓是減小電功率損失和電壓損失最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施提升層能力強(qiáng)化變壓器問題的類型及分析思路1.變壓器問題的分析思路變壓器規(guī)律中各量均為有效值，先分析已知量，再應(yīng)用物理量間關(guān)系求解未知量2電壓思路變壓器原、副線圈的電壓之比為；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)，3功率思路理想變壓器的輸入、輸出功率關(guān)系為p入p出，即p1p2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)：p1p2p34電流思路由i知，對只有一個(gè)副繞組的變壓器有：；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)：n1i1n2i2n3i35變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析問題各物理量間制約關(guān)系：(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時(shí)，輸出電壓u2由輸入電壓u1決定，即u2u1，可簡述為“原制約副”(2)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定，且輸入電壓u1確定時(shí)，原線圈中的電流i1由副線圈中的輸出電流i2決定，即i1i2，可簡述為“副制約原”(3)負(fù)載制約：a.變壓器副線圈中的功率p2由用戶負(fù)載決定，p2p負(fù)1p負(fù)2；b.變壓器副線圈中的電流i2由用戶負(fù)載及電壓u2確定，i2.從已知量(變化量)開始，據(jù)制約關(guān)系依次分析判斷6變壓器原線圈中有用電器的問題變壓器的電壓關(guān)系中的u1和功率關(guān)系中的p1是指原線圈的端電壓和輸入功率，原線圈中有用電器時(shí)要注意區(qū)分電源電壓和原線圈的端電壓7有兩組以上副線圈的變壓器問題由互感現(xiàn)象可知，對有兩組以上副線圈的變壓器，由于通過每個(gè)線圈的磁通量變化率相同，所以，即u1u2u3n1n2n3，由能量守恒可知p出p入，即p1p2p3，則u1i1u2i2u3i3，可求得：n1i1n2i2n3i3.8鐵芯中磁路有分支的變壓器問題先確定哪是原線圈哪是副線圈，再分析磁通量分配關(guān)系，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律分析計(jì)算，切忌生搬硬套.(多選)如圖41所示，變壓器輸入電壓恒定，輸出端兩個(gè)燈泡并聯(lián)，r為滑動(dòng)變阻器，p為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭開始時(shí)，開關(guān)s斷開，不計(jì)導(dǎo)線的電阻，則下列說法正確的是()圖41ap向左滑動(dòng)，燈泡l1變暗，變壓器的輸入功率增大，電壓表v1示數(shù)增大bp向右滑動(dòng)，燈泡l1變亮，變壓器的輸入功率增大，電壓表v1示數(shù)不變化c閉合開關(guān)s，燈泡l1變亮，變壓器的輸入功率增大，電壓表v2示數(shù)增大d閉合開關(guān)s，燈泡l1變暗，變壓器的輸入功率增大，電壓表v2示數(shù)減小bd變壓器輸入電壓恒定，輸出電壓不變化，故電壓表v1的示數(shù)不變p向左滑動(dòng)，輸出端總電阻增大，輸出電流減小，所以輸入電流減小，輸入功率減小，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；p向右滑動(dòng)，輸出端總電阻減小，輸出電流增大，所以輸入電流增大，輸入功率增大，選項(xiàng)b正確；閉合開關(guān)s，輸出端總電阻減小，輸出電流增大，輸入功率增大，r兩端的電壓增大，電壓表v2的示數(shù)減小，燈泡l1變暗，選項(xiàng)c錯(cuò)誤，d正確一語通關(guān)(1)變壓器的副線圈相當(dāng)于電源.(2)先根據(jù)歐姆定律分析副線圈中電流的變化.(3)再結(jié)合變壓器規(guī)律分析原線圈中電流的變化.針對訓(xùn)練1如圖42所示，t為理想變壓器，a1、a2為交流電流表，r1、r2為定值電阻，r3為滑動(dòng)變阻器，原線圈兩端接恒壓交流電源，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)()圖42aa1的讀數(shù)變大，a2的讀數(shù)變大ba1的讀數(shù)變大，a2的讀數(shù)變小ca1的讀數(shù)變小，a2的讀數(shù)變大da1的讀數(shù)變小，a2的讀數(shù)變小a當(dāng)滑動(dòng)觸頭下移時(shí)，r3變小，r總變小，i，u不變，i變大，由原、副線圈中電流與匝數(shù)成反比，可知a1的示數(shù)變大，u并uur1變小，通過r2的電流變小，ia2iir2變大，a2的示數(shù)變大變壓器的三種應(yīng)用1.電壓互感器把原線圈并在高壓電路上，副線圈兩端接入交流電壓表，如圖43甲所示，它將高電壓變成低電壓，便于儀表測量，電壓互感器的外殼接地，副線圈接地，保證安全圖432電流互感器把原線圈串在待測電路中，副線圈接入交流電流表，如圖43乙所示它把大電流變成小電流，便于測量i1i2，i2為交流電流表的示數(shù)3自耦變壓器鐵芯上只有一個(gè)線圈，可作升壓變壓器使用，也可作降壓變壓器使用，如圖44所示計(jì)算遵從變壓器的電壓、電流關(guān)系式圖44自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖45所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝，原線圈為1 100匝，接在有效值為220 v的交流電源上當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載r上的功率為2.0 kw.設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為i1，負(fù)載兩端電壓的有效值為u2，且變壓器是理想的，則u2和i1分別約為()a380 v和5.3 ab380 v和9.1 ac240 v和5.3 a d240 v和9.1 a圖45b由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關(guān)系可得：，u1i1p2.所以，當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，副線圈的匝數(shù)也最大為n21 900匝，負(fù)載r上的功率也最大為2.0 kw，則u2u1220 v380 v，i1 a9.1 a，故選項(xiàng)b正確一語通關(guān)本題考查自耦變壓器的功率關(guān)系、電壓關(guān)系的計(jì)算，變壓器的基本規(guī)律對自耦變壓器都是適用的.針對訓(xùn)練2.一自耦變壓器如圖46所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈在a、b間輸入電壓為ui的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為u2.在將滑動(dòng)觸頭從m點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到n點(diǎn)的過程中()圖46au2u1，u2降低 bu2u1，u2升高cu2u1，u2降低 du2u1，u2升高c由變壓器的變壓公式可知，由于原線圈匝數(shù)n1大于副線圈匝數(shù)n2，因此有u1u2，當(dāng)滑動(dòng)觸頭從m點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到n點(diǎn)的過程中，n2減小，因此u2降低，選項(xiàng)c正確遠(yuǎn)距離輸電問題輸電示意圖(如圖47所示)圖471正確理解幾個(gè)基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：p1p2，p2p損p3，p3p4.(2)電壓關(guān)系：，u2u線u3，.(3)電流關(guān)系：，i2i線i3，.(4)輸電電流：i線.(5)輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：p損p2p3ir線u線i線(6)輸電導(dǎo)線上的電壓損失：u線i線r線u2u3.2處理思路(1)根據(jù)具體問題畫出輸電線路示意圖(2)研究三個(gè)回路，分析其中的已知量、可求量、待求量(3)研究兩個(gè)變壓器，分析其中的已知量、可求量、待求量(4)確定求解思路，根據(jù)回路及變壓器上的電壓、電流、功率關(guān)系列式求解如圖48所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器t的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在t的原線圈兩端接入一電壓uumsin t的交流電源，若輸送電功率為p，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()圖48a. b.c422r d422rc升壓變壓器t的原線圈兩端電壓的有效值為u1；由變壓關(guān)系可得，則u2；因?yàn)檩斔碗姽β蕿閜，輸電線中的電流為i2，則輸電線上損失的電功率為pi(2r)，故選項(xiàng)c正確一語通關(guān)處理遠(yuǎn)距離高壓輸電問題時(shí)，應(yīng)抓住發(fā)電機(jī)和用電器之間的連接線路，研究兩個(gè)變壓器的兩次電壓變換、電流變換，再根據(jù)電壓、電流及理想變壓器的輸入、輸出功率之間的關(guān)系和能量守恒定律進(jìn)行求解.針對訓(xùn)練3遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖49所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別