物理 第三章 電磁感應(yīng) 第四、五節(jié) 變壓器 高壓輸電 新人教版選修1-1

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1、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.變壓器有原線圈、鐵芯、副變壓器有原線圈、鐵芯、副 線圈組成,能改變交變電流線圈組成,能改變交變電流 的電壓,但不能改變交變電的電壓,但不能改變交變電 流的頻率。流的頻率。2電磁感應(yīng)現(xiàn)象是變壓器的工電磁感應(yīng)現(xiàn)象是變壓器的工 作原理,原線圈電流的變化作原理,原線圈電流的變化 引起副線圈磁通量的變化而引起副線圈磁通量的變化而 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線圈匝數(shù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線圈匝數(shù) 越多,電壓越高。越多,電壓越高。3遠(yuǎn)距離輸電過程中減少電能遠(yuǎn)距離輸電過程中減少電能 損失的方式有

2、兩個(gè),一是減損失的方式有兩個(gè),一是減 小輸電線的電阻;二是減小小輸電線的電阻;二是減小 輸送的電流,在輸送功率一輸送的電流,在輸送功率一 定的情況下必須采用高壓輸定的情況下必須采用高壓輸 電。電。 自學(xué)教材自學(xué)教材 1變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu) (1)結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu): 變壓器由閉合變壓器由閉合 和繞在鐵芯上的兩個(gè)和繞在鐵芯上的兩個(gè) 組成。組成。鐵芯由硅鋼片疊合而成,線圈由漆包線繞成。變壓器的一個(gè)鐵芯由硅鋼片疊合而成,線圈由漆包線繞成。變壓器的一個(gè)線圈跟前一級(jí)電路線圈跟前一級(jí)電路(電源電源)連接,叫原線圈,也叫初級(jí)線圈,連接,叫原線圈,也叫初級(jí)線圈,另一個(gè)線圈跟下一級(jí)電路連接,叫做副線圈,也叫次級(jí)線圈

3、。另一個(gè)線圈跟下一級(jí)電路連接,叫做副線圈,也叫次級(jí)線圈。鐵芯鐵芯線圈線圈(2)作用:作用:能改變交變電流的能改變交變電流的 ,不改變交變電流的周期和頻率。,不改變交變電流的周期和頻率。電壓電壓 2變壓器為什么能改變電壓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)原線圈中通過現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)。當(dāng)原線圈中通過電流時(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)生變化的不斷變化,在鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生變化的 ,就會(huì)引起副線,就會(huì)引起副線圈中圈中 的變化,于是在副線圈產(chǎn)生了的變化,于是在副線圈產(chǎn)生了 。線圈中的各匝導(dǎo)線之

4、間是相互串聯(lián)的,每匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加線圈中的各匝導(dǎo)線之間是相互串聯(lián)的,每匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加在一起,就是整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在一起,就是整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁通量磁通量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 1理想變壓器的特點(diǎn)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。功率。 (2)原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻。原、副線圈不計(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)際變壓器都可以變壓器的輸入功率等于輸出功率,一般實(shí)

5、際變壓器都可以看成是理想變壓器。看成是理想變壓器。1理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為10 1,以下說法中,以下說法中正確的是正確的是 ()A穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10 1B穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等穿過原、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(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為10 1D正常工作時(shí),原、副線圈的輸入、輸出功率之比為正常工作時(shí),原、副線圈的輸入、輸出功率之比為 1 1解析:解析:對(duì)理想變壓器,可以認(rèn)為無磁通量損漏,因而穿過兩對(duì)理想變壓器,可以認(rèn)為無磁通量損漏,

6、因而穿過兩個(gè)線圈的交變磁場(chǎng)相同,磁通量的變化率相同,因而每匝線個(gè)線圈的交變磁場(chǎng)相同,磁通量的變化率相同,因而每匝線圈產(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、副線圈中相等,故電壓比等于匝中由于交變磁場(chǎng)變化在原、副線圈中相等,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。故選數(shù)比,用此規(guī)律可由電壓比求匝數(shù)比。故選B、D。答案:答案:BD 自學(xué)教材自學(xué)教材 1減少電能輸送損失的途徑減少電能輸送損失的途徑(1)減

7、小輸電線的減小輸電線的 。(2)減小輸送的減小輸送的 ,必須提高送電的,必須提高送電的 。電阻電阻電流電流電壓電壓 2高壓輸電的原理高壓輸電的原理 由于輸送功率由于輸送功率PUI,其中,其中U為輸送電壓,為輸送電壓,I即為輸送即為輸送電流,因而在輸送功率一定的情況下,可以通過提高輸電流,因而在輸送功率一定的情況下,可以通過提高輸送送 ,以減小輸送,以減小輸送 ,則線路上的損耗,則線路上的損耗P損損I2R,則可大幅度減小,這是行之有效的方法。則可大幅度減小,這是行之有效的方法。電壓電壓電流電流 3電網(wǎng)供電電網(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)整不電網(wǎng)可以保證發(fā)電與供電系統(tǒng)的安全與可

8、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。合理地調(diào)度電力。 重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 遠(yuǎn)距離輸電采用高壓輸電的原因分析遠(yuǎn)距離輸電采用高壓輸電的原因分析 線路中的電阻是要消耗電能的,電阻越大,流過的電線路中的電阻是要消耗電能的,電阻越大,流過的電流越大,線路中電能的損耗就越多,根據(jù)功率公式流越大,線路中電能的損耗就越多,根據(jù)功率公式P損損I2R可知,減小線路上功率損失的方法有兩個(gè)途徑:可知,減小線路上功率損失的方法有兩個(gè)途徑: 第一,減小輸電導(dǎo)線上的電阻第一,減小輸電導(dǎo)線上的電阻R。在實(shí)際輸電線路中,。在實(shí)際輸電線路中,

9、輸電導(dǎo)線的長(zhǎng)度不能減小,可以用電阻率輸電導(dǎo)線的長(zhǎng)度不能減小,可以用電阻率小的導(dǎo)體材料,小的導(dǎo)體材料,像銅和鋁等。金、銀等貴重金屬,做輸電導(dǎo)線就不現(xiàn)實(shí)了,像銅和鋁等。金、銀等貴重金屬,做輸電導(dǎo)線就不現(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)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,這又給架線工作帶來困難,同時(shí)是增大導(dǎo)體的橫截面積,這又給架線工作帶來困難,同時(shí)也會(huì)耗費(fèi)大量的金屬材料。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上功根據(jù)以上分析,采用高電壓輸電是減小輸電線上功率損耗最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。率損耗最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。2

10、對(duì)于電能輸送的以下說法,正確的是對(duì)于電能輸送的以下說法,正確的是 ()A輸送電能的基本要求是:可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)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)線上功率損失的唯一方法是采用高壓輸電減少輸電導(dǎo)線上功率損失的唯一方法是采用高壓輸電C減少輸電導(dǎo)線上功率損失的唯一方法是增大導(dǎo)線的橫減少輸電導(dǎo)線上功率損失的唯一方法是增大導(dǎo)線的橫 截面積截面積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)條件等率大小、距離遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件等解析: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在電能輸送減少功率損失方面應(yīng)

11、綜合考慮各方面的因素,保證:可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。所以只有素,保證:可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。所以只有A、D項(xiàng)是正確的。項(xiàng)是正確的。答案:答案:AD 例例1如圖如圖341所示的電所示的電路中,變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)路中,變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)n11 000匝,次級(jí)線圈有兩個(gè),匝數(shù)匝,次級(jí)線圈有兩個(gè),匝數(shù)分別為分別為n2500匝,匝,n3200匝,匝,分別接一個(gè)分別接一個(gè)R55 的電阻,在初級(jí)線圈上接入的電阻,在初級(jí)線圈上接入U(xiǎn)1220 V的交變電流。求:的交變電流。求:圖圖341(1)兩次級(jí)線圈輸出電功率之比;兩次級(jí)線圈輸出電功率之比;(2)初級(jí)線圈中的電流。初級(jí)線圈中的電流。答案答案(1)25 4(2)1.16

12、 A 對(duì)于理想變壓器來說,變壓公式和輸入功率等于輸出對(duì)于理想變壓器來說,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)副線圈的理想變壓器,功率是普遍適用的規(guī)律,對(duì)于有幾個(gè)副線圈的理想變壓器,電流公式就不能使用了。電流公式就不能使用了。1. (2011全國(guó)新課標(biāo)卷全國(guó)新課標(biāo)卷)如圖如圖342 ,一理想變壓器原、副線圈的匝一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為數(shù)比為1 2;副線圈電路中接有;副線圈電路中接有燈泡,燈泡的額定電壓為燈泡,燈泡的額定電壓為220 V,額定功率為,額定功率為22 W;原線圈;原線圈電路中接有電壓表和電流表?,F(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光。電路中接有電壓表和電流表。現(xiàn)閉合開

13、關(guān),燈泡正常發(fā)光。若用若用U和和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù),則分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù),則()圖圖342解析:解析:直接求出副線圈中的電壓、電流分別為:直接求出副線圈中的電壓、電流分別為:220 V、0.1 A。故原線圈中的電壓、電流分別為。故原線圈中的電壓、電流分別為110 V、0.2 A。答案:答案:A 例例2某發(fā)電站的輸出功率為某發(fā)電站的輸出功率為104 kW,輸出電壓為,輸出電壓為4 kV,通過理想變壓器升壓后向,通過理想變壓器升壓后向80 km遠(yuǎn)處用戶供電。已知遠(yuǎn)處用戶供電。已知輸電線的電阻為輸電線的電阻為r12.8 ,輸電線路損失的功率為輸出功,輸電線路損失的功率為

14、輸出功率的率的4%,求:,求: (1)升壓變壓器的輸出電壓;升壓變壓器的輸出電壓; (2)輸電線路上的電壓損失。輸電線路上的電壓損失。 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)輸電電流是關(guān)聯(lián)量。由輸電電流是關(guān)聯(lián)量。由PI2R與要求與要求量量P(4%P)相關(guān)聯(lián),由相關(guān)聯(lián),由PUI與要求量輸出電壓相關(guān)聯(lián),與要求量輸出電壓相關(guān)聯(lián),由由UIR與要求量損失電壓相關(guān)聯(lián)。與要求量損失電壓相關(guān)聯(lián)。(2)輸電線路上的電壓損失輸電線路上的電壓損失U損損I2r12512.82 V3.2 kV。答案答案(1)80 kV(2)3.2 kV 解決輸電過程中的幾個(gè)功率問題時(shí),關(guān)鍵是注意對(duì)解決輸電過程中的幾個(gè)功率問題時(shí),關(guān)鍵是注意對(duì)“輸送輸送”、“損失損失”的理解,注意公式中各物理量的的理解,注意公式中各物理量的“同體性同體性”“同時(shí)性同時(shí)性”特點(diǎn),如特點(diǎn),如P與與I、U、R對(duì)應(yīng);對(duì)應(yīng);P與與I、U對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)。答案:答案:AD

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