江苏省江阴市成化高级中学高考物理 变压器 远距离输电复习学案.doc

学案49 变压器远距离输电一、概念规律题组1理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2101，原线圈两端接通交流电源，则()a原、副线圈中电流频率之比f1f2101b原、副线圈两端电压之比为u1u2101c原、副线圈内交变电流之比i1i2110d变压器输入和输出功率之比p1p21012远距离输电时，在输送电功率不变的条件下()a只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率b提高输电电压，能减小电流，提高输电效率c提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗d提高输电电压势必增大输电导线上的电流图13如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 v，60 w”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()a电流表的示数为 ab电源输出功率为1 200 wc电流表的示数为 ad原线圈端电压为11 v二、思想方法题组4某发电站采用高压输电向外输送电能若输送的总功率为p0，输电电压为u，输电导线的总电阻为r.则下列说法正确的是()a输电线上的电流ib输电线上的电流ic输电线上损失的功率p()2rd输电线上损失的功率p图25如图2所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡l1和l2，输电线等效电阻为r.开始时，开关s断开当s接通时，以下说法中正确的是()a副线圈两端m、n的输出电压减小b副线圈输电线等效电阻r上的电压增大c通过灯泡l1的电流减小d原线圈中的电流增大一、理想变压器原、副线圈基本量的关系基本关系功率关系p入p出电压关系，与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系只有一个副线圈时，；多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系原、副线圈中交流电的频率相等制约关系电压副线圈的电压u2由原线圈的电压u1和匝数比决定功率原线圈的输入功率p1由副线圈的输出功率p2决定电流原线圈的电流i1由副线圈的电流i2和匝数比决定【例1】 (2011广东19)图3(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中r55 ，、为理想电流表和理想电压表，若原线圈接入如图3(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 v，下列表述正确的是()(a)(b) 图3a电流表的示数为2 ab原、副线圈匝数比为12c电压表的示数为电压的有效值d原线圈中交变电压的频率为100 hz规范思维二、变压器的动态分析问题此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(u1、u2)、电流(i1、i2)、输入功率、输出功率随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各物理量随负载电阻变化而变化的情况根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系，这是处理此类问题的关键动态分析问题的思路程序可表示为：【例2】 如图4所示，t为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关s闭合时()图4a交流电压表v2和v3的示数一定都变小b交流电压表v3的示数变小c交流电流表a1、a2和a3的示数一定变大d只有a1的示数变大规范思维三、输电电路的基本分析图51如图5所示，发电站的输出电功率为p，输出电压为u，用户得到的电功率为p，电压为u，则输电电流为i.2输电导线损失的电压：u线uuir线3输电导线上损失的电功率pppi2r线()2r线.4减少电能损失的基本途径：根据公式pi2r线()2r线可知有两个基本途径：减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等；高压输电，在输送功率一定的条件下，提高电压，减小输送电流【例3】 (2010浙江理综17)某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3106 kw，现用500 kv的电压输电，则下列说法正确的是()a输电线上输送的电流大小为2.0105 ab输电线上由电阻造成的电压损失为15 kvc若改用5 kv电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kwd输电线上损失的功率为pu2/r，u为输电电压，r为输电线的电阻规范思维四、远距离高压输电问题的分析1远距离高压输电的几个基本关系(以图6为例)图6(1)功率关系p1p2，p3p4，p2p线p3(2)电压、电流关系，u2u线u3i2i3i线(3)输电电流：i线(4)输电导线上损失的电功率p线u线i线ir线()2r线2关于远距离输电问题的处理思路常见问题有两类：一类是按发电机升压输电线降压用电器的顺序分析或按用电器到发电机的顺序分析；还有一类常见的是从中间突破的题目，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题【例4】 某小型发电站的发电机输出交流电压为500 v，输出电功率为50 kw，如果用电阻为3 的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 v供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？规范思维针对训练(2009山东理综19)某小型水电站的电能输送示意图如图7所示，发电机的输出电压为200 v，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 v的用电器正常工作，则()图7a.b.3106 kw，表明电能将在线路上损耗完，则输电线上损失的功率为3106 kw，c错；d项中输电线上损失的功率pu2/r，u应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压，d错规范思维解此类题目，要注意公式中各量的一一对应，如输电线上功率损失pi2rr中，u为输送电压，p中，u为线路上损失的电压；对于本题还要考虑实际情况例4 200 v2104 w11049722解析用500 v电压送电时示意图如图所示，输电线上的电流i0p/u050103/500 a100 a.用户获得电压u1u0i0r(5001003) v200 v；用户获得的电功率p1i0u12104 w.改用高压输送时，示意图如下图所示，要求p损0.6%p，即p损501030.6% w300 w.输电电流i a10 a.发电站升压后输电电压u v5 000 v，升压变压器匝数比n1/n2u0/u500/5 0001/10.输电线上损失的电压uir103 v30 v，降压变压器的输入电压u2uu(5 00030) v4 970 v，降压变压器的匝数比.规范思维分析此类问题，先画出输电线路图，然后以变压器为界，分成几个独立的闭合回路，应用串、并联电路的特点及电功、电功率有关公式分析各个回路的电流、电压和功率关系各独立回路之间可通过变压器的及功率p入p出等联系起来针对训练ad思想方法总结1对于理想变压器记住四点(1)原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定(2)电压表、电流表的读数均为交流电的有效值(3)原、副线圈上交流电的周期与频率是相同的(4)原、副线圈的电压、电流与原、副线圈匝数有比例关系2关于理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：负载电阻不变，原、副线圈的电压u1、u2不变，电流i1、i2，功率p1、p2随匝数比的变化而变化；匝数比不变，原、副线圈的电压u1、u2不变，电流i1、i2，功率p1、p2随负载电阻的变化而变化无论哪种情况，处理此类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系3(1)求解远距离输电的关键是熟悉输电线路图，并画出示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上(2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系，特别注意升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系(3)注意输电线路上的功率损失与电压损失，知道升压变压器的副线圈与降压变压器的原线圈上各量的不同【课时效果检测】1b2.bd3.cd4.ac5.ad6d设电路中通过a、b的电流分别为ia、ib有iaibn2n114故papb1167abd输电线中损失的功率pi2r线()2，可见，增加输电线的横截面积或提高输送电压(即减小输电电流)，都可以减小输电线中的功率损失，选项a、b正确；若输送电压一定时，输送的电功率越大，则输电电流越大，电能损失越大，选项c错误；高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济要求、距离远近等各种因素，不是电压越高就越好，选项d正确8(1)1 100 v(2)51(3)20 a解析(1)根据emnbs1 100 v得输出电压的有效值为u11 100 v(2)电动机正常工作，u2220 v根据得(3)p出211 kw2.2104 w根据p入p出2.2104 w，再根据p入u1i1，解得i120 a9(1)67.1%(2)192.3天(3)92502.78 解析(1)电站的能量转化效率为：代入数据解得：100%67.1%.(2)根据p得：t天192.3天(3)升压变压器的匝数比为：根据p1iu得：i9.0103 a由p损i