第二課時變壓器電能的輸送

1、第二課時變壓器電能的輸送第1頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日第一關:基礎關 展望高考基礎知識第2頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日一變壓器的構造和原理知識講解如圖所示,變壓器由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成,其中一個線圈與電源相接,另一個線圈與負載(工作電路)相接,前者稱為原線圈或初級線圈,后者稱為副線圈或次級線圈.第3頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日當在原線圈上加交變電源時,原線圈中就有交變電流,它在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量,磁通量通過鐵芯也穿過副線圈,磁通量的變化在副線圈上產(chǎn)生感應電動勢.若副線圈上接有負載形成閉合

2、電路,有交變電流通過時,也會產(chǎn)生磁通量通過鐵芯穿過原線圈,在原線圈上產(chǎn)生感應電動勢.這樣原副線圈在鐵芯中磁通量發(fā)生了變化,從而發(fā)生互相感應(稱為互感現(xiàn)象),產(chǎn)生了感應電動勢.第4頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日歸納為:(1)互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎,其實質是電磁感應現(xiàn)象.(2)若在原線圈上加交流電壓,副線圈上空載(開路),則副線圈上存在感應電動勢.(3)變壓器改變電壓的作用只適用于交變電流,不適用于恒定電流.第5頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日活學活用1.理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為10：1,以下說法中正確的是( )A.穿過原副線圈每一匝磁通

3、量之比是10：1B.穿過原副線圈每一匝磁通量的變化率相等C.原副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為10：1D.正常工作時原副線圈的輸入輸出功率之比為1：1第6頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日解析:此題考查的是對變壓器原理的掌握,對理想變壓器,B選項認為無磁通量損漏,因而穿過兩個線圈的交變磁通量相同,磁通量變化率相同,因而每匝線圈產(chǎn)生的感應電動勢相等,才導致電壓與匝數(shù)成正比.D選項認為可以忽略熱損耗,故輸入功率等于輸出功率.答案:BD第7頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日二電能的輸送知識講解第8頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，

4、星期日(1)減少電能損耗的方法據(jù)P損=I2R可知,減小輸電線路上功率損失的方法主要有兩種:減小輸電線的電阻R,據(jù)R=a.減小輸電線長度L:由于輸電距離一定,所以在實際中不可能用減小L來減小R.b.減小電阻率:目前一般用電阻率較小的銅或鋁作導線材料.c.增大導線的橫截面積S:這要多耗費金屬材料增加成本,同時給輸電線的架設帶來很大的困難.第9頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日減小輸電電流I,據(jù)a.減小輸送功率P:在實際中不能以用戶少用或不用電來達到減少損耗的目的.b.提高輸電電壓U:在輸送功率P一定,輸線電阻R一定的條件下,輸電電壓提高到原來的n倍,據(jù)P損=( )2R知,輸

5、電線上的功率損耗將降為原來的根據(jù)以上分析知,采用高壓輸電是減小輸電線上功率損耗最有效最經(jīng)濟的措施.第10頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日 (2)遠距離高壓輸電的幾個基本關系(以圖為例):功率關系P1=P2,P3=P4,P2=P損+P3電壓電流關系U2=U+U3,I2=I3=I線.第11頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日第12頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日活學活用2.遠距離輸送一定功率的交流電,若輸送電壓升高為原來的n倍,關于輸電線上的電壓損失和功率損失正確的是( )A.輸電線上的電功率損失是原來的B.輸電線上的電功率

6、損失是原來的C.輸電線上的電壓損失是原來的D.輸電線上的電壓損失是原來的第13頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日解析:根據(jù)由P=IU得 導線上損失功率P損=I2R= 因輸送功率一定,P損跟輸送電壓的平方成反比;U損 .跟輸送電壓成反比.所以正確選項為BC.答案:BC第14頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日第二關:技法關 解讀高考解題技法第15頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日一變壓器各量變化問題的分析技法講解處理這類問題的關鍵是要分清變量和不變量,弄清理想變壓器中“誰決定誰”的問題,在理想變壓器中,U2由U1和匝數(shù)比決定;

7、I2由U2和負載決定;I1由I2和匝數(shù)比決定.注意因果關系,對電壓而言,有U入才有U出,輸入決定輸出,而對電流、功率而言,則是有I出、P出,才有I入、P入,輸出決定輸入.第16頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日當理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)不變時,如果變壓器的負載發(fā)生變化,可依據(jù)以下原則判定,如圖所示.第17頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日(1)輸入電壓U1決定輸出電壓U2.這是因為輸出電壓U2= U1,當U1不變時,不論負載電阻R變化與否,U2不會改變.(2)輸出電流I2決定輸入電流I1,在輸入電壓U1一定的情況下,輸出電壓U2也被完全確定.當

8、負載電阻R增大時,I2減小,則I1相應減小;當負載電阻R減小時,I2增大,則I1相應增大.在使用變壓器時,不能使變壓器次級短路.第18頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日 (3)輸出功率P2決定輸入功率P1,理想變壓器的輸出功率與輸入功率相等,即P2=P1.在輸入電壓U1一定的情況下,當負載電阻R增大時,I2減小,則變壓器輸出功率P2=I2U2減小,輸入功率P1也將相應減小;當負載電阻R減小時,I2增大,變壓器的輸出功率P2=I2U2增大,則輸入功率P1也將增大.第19頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日典例剖析【例1】 (江蘇高考題)如圖所示電路中

9、的變壓器為理想變壓器,S為單刀雙擲開關,P是滑動變阻器R的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的交變電壓,I1I2分別為原線圈和副線圈中的電流.下列說法正確的是( ) 第20頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日A.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則R上消耗的功率減小B.保持P的位置及U1不變,S由a切換到b,則I2減小C.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則I1增大D.保持U1不變,S接在b端,將P向上滑動,則I1減小第21頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日答案 BC第22頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日二遠距離輸

10、電問題技法講解在求解遠距離輸電的有關問題時,常會涉及到較多的物理量,應特別注意各物理量的對應性,所以對遠距離輸電問題一定要先畫出過程圖再分析,可以保證思路通順流暢避免混亂出錯.另外針對輸電過程中因物理量較多,易發(fā)生混亂的特點,把各物理量在圖中標出可以使物理意義條理清晰.第23頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日遠距離輸電過程的示意圖(如圖所示)由圖可知:P1=P2,I2=I3,P3=P4,P損=I222r=I322r=P1-P4.第24頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日 (1)升壓變壓器的輸出電流和輸電線上的電壓損失功率損失,是聯(lián)系兩個變壓器的紐帶

11、,解題時要抓住這個“綱”,然后根據(jù)和其他相關量的聯(lián)系按相應規(guī)律列式求解.(2)輸電導線上損失的電能和輸出電壓的平方成反比,輸出電壓提高n倍,導線上電能的損失就減為原來的第25頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日 (3)在計算遠距離輸電線路的功率損耗時常用關系式P損=I線2R線計算,其原因是I線較易求出;I總=I線=P總/U總;而P損=U線 I線或P損=U線2/R線,則不常用,其原因是在一般情況下U線不易求出,且易把U線和U總相混淆而造成錯誤.第26頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日典例剖析【例2】 有一臺內阻為1 的發(fā)電機,供給一個學校照明用電,如

12、圖所示,升壓變壓器匝數(shù)之比為1：4,降壓變壓器的匝數(shù)之比為4：1,輸電線的總電阻R=4 ,全校共有22個班,每班有“220 V 40 W”的燈6盞,若保證全部電燈正常發(fā)光,則第27頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日(1)發(fā)電機輸出功率多大?(2)發(fā)電機電動勢多大?(3)輸電效率多少?(4)若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光,發(fā)電機輸出功率是否減半?解析 發(fā)電機的電動勢E,一部分降在電源內阻上,即I1r,另一部分為發(fā)電機的路端電壓U1,升壓變壓器副線圈電壓U2的一部分降在輸電線上,即I2R,其余的就是降壓變壓器原線圈電壓U2,而U3應為燈的額定電壓U額,具體計算由用戶向前遞推即可.

13、第28頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日 (1)對降壓變壓器:U2I2=U3I3=nP燈=22640 W=5 280 W,而U2= U3=880 V.所以I2= A=6 A.對升壓變壓器:U1I1=U2I2=I22R+U2I2=(624+5 280)W=5 424 W,所以P出=5 424 W.第29頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日 (2)因為U2=U2+I2R=(880+64)V=904 V.所以U1= 904 V=226 V.又因為U1I1=U2I2,所以I1= =4I2=24 A,所以E=U1+I1r=(226+241)V=250 V.第

14、30頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日答案 (1)5424 W (2)250 V (3)97% (3)不減半第31頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日第三關:訓練關 笑對高考隨堂訓練第32頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日1.一個理想變壓器,原線圈和副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2,正常工作時輸入和輸出的電壓電流功率分別為U1和U2I1和I2P1和P2,已知n1n2,則( )A.U1U2,P1P2 B.P1=P2,I1I2C.I1U2 D.P1P2,I1I2第33頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日解析:對

15、理想變壓器來說,穿過原副線圈的磁通量的變化率一定相等,由法拉第電磁感應定律可得 由題給條件n1n2,得U1U2.理想變壓器不考慮能量損耗,則有P1=P2.由于題給變壓器為單個副線圈的變壓器,則I1U1=I2U2成立,所以I1I2.綜合上述分析可知,BC兩項對.答案:BC第34頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日2.一理想變壓器初、次級線圈匝數(shù)比為3：1,次級接三個相同的燈泡,均能正常發(fā)光,在初級線圈接一個相同的燈泡L,如圖所示,則( )A.燈L也能正常發(fā)光 B.燈L比另三燈都暗C.燈L將會燒壞 D.燈L時亮時暗第35頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期

16、日解析:分析此題應從變壓器的電流關系來考慮;原、副線圈中的電流比I1：I2=1：3,副線圈后面每燈的電流與其額定電流為:I額= ,故IL=I1=I額,所以燈L也正常發(fā)光.答案:A第36頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日3.如圖甲所示是日光燈的電路圖,它主要由燈管鎮(zhèn)流器和啟動器組成的,鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈,啟動器的構造如圖乙所示,為了便于啟動,常在啟動器的兩極并上一紙質電容器C,某教室的一盞日光燈總是出現(xiàn)燈管兩端亮而中間不亮的情況,經(jīng)檢查,燈管是好的,電壓正常,鎮(zhèn)流器無故障,其原因可能是( )第37頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日第38頁，共

17、46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日A.啟動器兩腳與啟動器底座接觸不良B.電容器C斷路C.電容器C擊穿而短路D.鎮(zhèn)流器自感系數(shù)L太大答案:C第39頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日4.國家重點項目工程750千伏蘭州至銀川西電東輸工程完成塔基建設.9月底全線架通.遠距離輸送交流電都采用高壓輸電,采用高壓輸電的優(yōu)點是( )A.可節(jié)省輸電線的銅材料B.可根據(jù)需要調節(jié)交流電的頻率C.可減少輸電線上的能量損失D.可加快輸電的速度第40頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日解析:由P=IU得I= ,輸送的電功率P一定,采用高壓輸電,U大則I小,由

18、P線=I2r,在要求輸電損耗一定的情況下,就可以選電阻率略大一點的材料作導線;若輸電線確定,則可以減少輸電線上的能量損失,故選項AC正確.交流電的頻率是固定的,不需要調節(jié),輸電的速度是就是電磁波的傳播速度,是一定的,故選項BD不正確.答案:AC第41頁，共46頁，2022年，5月20日，21點58分，星期日5.如圖所示,MN和PQ為處于同一水平面內的兩根平行的光滑金屬導軌,垂直導軌放置的金屬棒ab與導軌接觸良好,在水平金屬導軌之間加豎直向下的勻強磁場,導軌的NQ端接理想變壓器的初級線圈,理想變壓器的輸出端有三組次級線圈,分別接有電阻元件R電感元件L和電容元件C.若用IRILIC分別表示通過RL和C的電流,不考慮電容器的瞬間充放電,則下列判斷中正確的是( )第42頁，共46頁，2022年，5月