高中物理 第三章 電磁感應(yīng) 第四、五節(jié) 變壓器 高壓輸電課件 新人教版選修11.ppt

理解教材新知 第三章電磁感應(yīng) 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 把握熱點(diǎn)考向 考向一 考向二 應(yīng)用創(chuàng)新演練 第四 五節(jié)變壓器高壓輸電 1 變壓器有原線(xiàn)圈 鐵芯 副線(xiàn)圈組成 能改變交變電流的電壓 但不能改變交變電流的頻率 2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象是變壓器的工作原理 原線(xiàn)圈電流的變化引起副線(xiàn)圈磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 線(xiàn)圈匝數(shù)越多 電壓越高 3 遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中減少電能損失的方式有兩個(gè) 一是減小輸電線(xiàn)的電阻 二是減小輸送的電流 在輸送功率一定的情況下必須采用高壓輸電 自學(xué)教材 1 變壓器的結(jié)構(gòu) 1 結(jié)構(gòu) 變壓器由閉合和繞在鐵芯上的兩個(gè)組成 鐵芯由硅鋼片疊合而成 線(xiàn)圈由漆包線(xiàn)繞成 變壓器的一個(gè)線(xiàn)圈跟前一級(jí)電路 電源 連接 叫原線(xiàn)圈 也叫初級(jí)線(xiàn)圈 另一個(gè)線(xiàn)圈跟下一級(jí)電路連接 叫做副線(xiàn)圈 也叫次級(jí)線(xiàn)圈 鐵芯 線(xiàn)圈 2 作用 能改變交變電流的 不改變交變電流的周期和頻率 電壓 2 變壓器為什么能改變電壓現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ) 當(dāng)原線(xiàn)圈中通過(guò)電流時(shí) 鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng) 由于交變電流的大小和方向都在不斷變化 在鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生變化的 就會(huì)引起副線(xiàn)圈中的變化 于是在副線(xiàn)圈產(chǎn)生了 線(xiàn)圈中的各匝導(dǎo)線(xiàn)之間是相互串聯(lián)的 每匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加在一起 就是整個(gè)線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電磁感應(yīng) 磁場(chǎng) 磁通量 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 重點(diǎn)詮釋 1 理想變壓器的特點(diǎn) 1 變壓器變壓時(shí)不計(jì)能量損失 即輸入功率等于輸出功率 2 原 副線(xiàn)圈不計(jì)內(nèi)阻 因?yàn)槔硐胱儔浩鞑挥?jì)一切電磁能量損失 因此 理想變壓器的輸入功率等于輸出功率 一般實(shí)際變壓器都可以看成是理想變壓器 1 理想變壓器的原 副線(xiàn)圈匝數(shù)比為10 1 以下說(shuō)法中正確的是 a 穿過(guò)原 副線(xiàn)圈每一匝磁通量之比是10 1b 穿過(guò)原 副線(xiàn)圈每一匝磁通量的變化率相等c 原 副線(xiàn)圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為10 1d 正常工作時(shí) 原 副線(xiàn)圈的輸入 輸出功率之比為1 1 解析 對(duì)理想變壓器 可以認(rèn)為無(wú)磁通量損漏 因而穿過(guò)兩個(gè)線(xiàn)圈的交變磁場(chǎng)相同 磁通量的變化率相同 因而每匝線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等 才導(dǎo)致電壓與匝數(shù)成正比 理想變壓器可以忽略熱損耗 故輸入功率等于輸出功率 在本題中由于交變磁場(chǎng)變化在原 副線(xiàn)圈中相等 故電壓比等于匝數(shù)比 用此規(guī)律可由電壓比求匝數(shù)比 故選b d 答案 bd 自學(xué)教材 1 減少電能輸送損失的途徑 1 減小輸電線(xiàn)的 2 減小輸送的 必須提高送電的 電阻 電流 電壓 2 高壓輸電的原理由于輸送功率p ui 其中u為輸送電壓 i即為輸送電流 因而在輸送功率一定的情況下 可以通過(guò)提高輸送 以減小輸送 則線(xiàn)路上的損耗p損 i2r 則可大幅度減小 這是行之有效的方法 電壓 電流 3 電網(wǎng)供電電網(wǎng)可以保證發(fā)電與供電系統(tǒng)的安全與可靠 調(diào)整不同地區(qū)電力供需的平衡 保障供電的質(zhì)量 使用電網(wǎng)可以合理地調(diào)度電力 重點(diǎn)詮釋 遠(yuǎn)距離輸電采用高壓輸電的原因分析線(xiàn)路中的電阻是要消耗電能的 電阻越大 流過(guò)的電流越大 線(xiàn)路中電能的損耗就越多 根據(jù)功率公式p損 i2r可知 減小線(xiàn)路上功率損失的方法有兩個(gè)途徑 第一 減小輸電導(dǎo)線(xiàn)上的電阻r 在實(shí)際輸電線(xiàn)路中 輸電導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度不能減小 可以用電阻率 小的導(dǎo)體材料 像銅和鋁等 金 銀等貴重金屬 做輸電導(dǎo)線(xiàn)就不現(xiàn)實(shí)了 但在大規(guī)模集成電路里是要用這些金屬導(dǎo)體的 最后一點(diǎn)是增大導(dǎo)體的橫截面積 這又給架線(xiàn)工作帶來(lái)困難 同時(shí)也會(huì)耗費(fèi)大量的金屬材料 根據(jù)以上分析 采用高電壓輸電是減小輸電線(xiàn)上功率損耗最有效 最經(jīng)濟(jì)的措施 2 對(duì)于電能輸送的以下說(shuō)法 正確的是 a 輸送電能的基本要求是 可靠 保質(zhì) 經(jīng)濟(jì)b 減少輸電導(dǎo)線(xiàn)上功率損失的唯一方法是采用高壓輸電c 減少輸電導(dǎo)線(xiàn)上功率損失的唯一方法是增大導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積d 實(shí)際輸送電能時(shí) 要綜合考慮各種因素 如 輸送功率大小 距離遠(yuǎn)近 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件等 解析 在電能輸送減少功率損失方面應(yīng)綜合考慮各方面的因素 保證 可靠 保質(zhì) 經(jīng)濟(jì) 所以只有a d項(xiàng)是正確的 答案 ad 例1 如圖3 4 1所示的電路中 變壓器初級(jí)線(xiàn)圈匝數(shù)n1 1000匝 次級(jí)線(xiàn)圈有兩個(gè) 匝數(shù)分別為n2 500匝 n3 200匝 分別接一個(gè)r 55 的電阻 在初級(jí)線(xiàn)圈上接入u1 220v的交變電流 求 圖3 4 1 1 兩次級(jí)線(xiàn)圈輸出電功率之比 2 初級(jí)線(xiàn)圈中的電流 答案 1 25 4 2 1 16a 對(duì)于理想變壓器來(lái)說(shuō) 變壓公式和輸入功率等于輸出功率是普遍適用的規(guī)律 對(duì)于有幾個(gè)副線(xiàn)圈的理想變壓器 電流公式就不能使用了 1 2011 全國(guó)新課標(biāo)卷 如圖3 4 2 一理想變壓器原 副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為1 2 副線(xiàn)圈電路中接有燈泡 燈泡的額定電壓為220v 額定功率為22w 原線(xiàn)圈電路中接有電壓表和電流表 現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān) 燈泡正常發(fā)光 若用u和i分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù) 則 圖3 4 2 解析 直接求出副線(xiàn)圈中的電壓 電流分別為 220v 0 1a 故原線(xiàn)圈中的電壓 電流分別為110v 0 2a 答案 a 例2 某發(fā)電站的輸出功率為104kw 輸出電壓為4kv 通過(guò)理想變壓器升壓后向80km遠(yuǎn)處用戶(hù)供電 已知輸電線(xiàn)的電阻為r 12 8 輸電線(xiàn)路損失的功率為輸出功率的4 求 1 升壓變壓器的輸出電壓 2 輸電線(xiàn)路上的電壓損失 審題指導(dǎo) 輸電電流是關(guān)聯(lián)量 由 p i2r與要求量 p 4 p 相關(guān)聯(lián) 由p ui與要求量輸出電壓相關(guān)聯(lián) 由 u ir與要求量損失電壓相關(guān)聯(lián) 2 輸電線(xiàn)路上的電壓損失u損 i 2r