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
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U.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n1I1n2I2n3I3,4.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R55,、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,電壓表的示數為110V,下列表述正確的是(),圖1,A.電流表的示數為2AB.原、副線圈匝數比為12C.電壓表的示數為電壓的有效值D.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz,電流表示數與電壓表示數都為有效值,故C正確;,答案AC,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uUmsint,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,示數分別用U1和U2表示;和是理想交流電流表,示數分別用I1和I2表示.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.現將開關S閉合,則圖中所有交流電表的示數以及輸入功率的變化情況是(),圖4,A.V1、V2的示數不變,A1的示數增大,A2的示數減小,P入增大B.V1、V2的示數不變,A1、A2的示數增大,P入增大C.V1、V2的示數不變,A1、A2的示數減小,P入減小D.V1的示數不變,V2的示數增大,A1的示數減小,A2的示數增大,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:P1U1I1U2I2P用戶P,P用戶U3I3U4I4.(2)電路知識:U2UU1UI2R.,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120kW,輸出電壓是240V,升壓變壓器原、副線圈的匝數之比為125,輸電線的總電阻為10,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n1增加B副線圈匝數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,電壓表的示數為100VC.開關斷開后,電壓表的示數變大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;,電壓表的示數是有效值,,不論開關是否斷開,電壓表示數不變,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1k,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150和401D.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P1U1I1,可知I1103A,由輸電線上消耗的功率PIR線400kW,可知輸電線上電流為I220A,A項正確;,22,T1的變壓比為I2I1150;根據PU2I2得U22105V,輸電線上電壓UI2R線20000V,則副線圈輸入電壓為U3U2U線1.8105V,又燈泡正常發(fā)光,可知副線圈電壓U4220V,B項正確;T2的變壓比為n3n4U3U41.8105220,C項錯誤;降壓變壓器的輸入功率等于輸出功率P3P4U3I260Wn,解得n6104,D項正確.答案ABD,