高中物理 第三章 电磁感应 第四、五节 变压器 高压输电课件 新人教版选修11.ppt

理解教材新知 第三章电磁感应 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点一 知识点二 把握热点考向 考向一 考向二 应用创新演练 第四 五节变压器高压输电 1 变压器有原线圈 铁芯 副线圈组成 能改变交变电流的电压 但不能改变交变电流的频率 2 电磁感应现象是变压器的工作原理 原线圈电流的变化引起副线圈磁通量的变化而产生感应电动势 线圈匝数越多 电压越高 3 远距离输电过程中减少电能损失的方式有两个 一是减小输电线的电阻 二是减小输送的电流 在输送功率一定的情况下必须采用高压输电 自学教材 1 变压器的结构 1 结构 变压器由闭合和绕在铁芯上的两个组成 铁芯由硅钢片叠合而成 线圈由漆包线绕成 变压器的一个线圈跟前一级电路 电源 连接 叫原线圈 也叫初级线圈 另一个线圈跟下一级电路连接 叫做副线圈 也叫次级线圈 铁芯 线圈 2 作用 能改变交变电流的 不改变交变电流的周期和频率 电压 2 变压器为什么能改变电压现象是变压器的工作基础 当原线圈中通过电流时 铁芯中产生磁场 由于交变电流的大小和方向都在不断变化 在铁芯中就会产生变化的 就会引起副线圈中的变化 于是在副线圈产生了 线圈中的各匝导线之间是相互串联的 每匝的感应电动势加在一起 就是整个线圈的感应电动势 电磁感应 磁场 磁通量 感应电动势 重点诠释 1 理想变压器的特点 1 变压器变压时不计能量损失 即输入功率等于输出功率 2 原 副线圈不计内阻 因为理想变压器不计一切电磁能量损失 因此 理想变压器的输入功率等于输出功率 一般实际变压器都可以看成是理想变压器 1 理想变压器的原 副线圈匝数比为10 1 以下说法中正确的是 a 穿过原 副线圈每一匝磁通量之比是10 1b 穿过原 副线圈每一匝磁通量的变化率相等c 原 副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10 1d 正常工作时 原 副线圈的输入 输出功率之比为1 1 解析 对理想变压器 可以认为无磁通量损漏 因而穿过两个线圈的交变磁场相同 磁通量的变化率相同 因而每匝线圈产生的感应电动势相等 才导致电压与匝数成正比 理想变压器可以忽略热损耗 故输入功率等于输出功率 在本题中由于交变磁场变化在原 副线圈中相等 故电压比等于匝数比 用此规律可由电压比求匝数比 故选b d 答案 bd 自学教材 1 减少电能输送损失的途径 1 减小输电线的 2 减小输送的 必须提高送电的 电阻 电流 电压 2 高压输电的原理由于输送功率p ui 其中u为输送电压 i即为输送电流 因而在输送功率一定的情况下 可以通过提高输送 以减小输送 则线路上的损耗p损 i2r 则可大幅度减小 这是行之有效的方法 电压 电流 3 电网供电电网可以保证发电与供电系统的安全与可靠 调整不同地区电力供需的平衡 保障供电的质量 使用电网可以合理地调度电力 重点诠释 远距离输电采用高压输电的原因分析线路中的电阻是要消耗电能的 电阻越大 流过的电流越大 线路中电能的损耗就越多 根据功率公式p损 i2r可知 减小线路上功率损失的方法有两个途径 第一 减小输电导线上的电阻r 在实际输电线路中 输电导线的长度不能减小 可以用电阻率 小的导体材料 像铜和铝等 金 银等贵重金属 做输电导线就不现实了 但在大规模集成电路里是要用这些金属导体的 最后一点是增大导体的横截面积 这又给架线工作带来困难 同时也会耗费大量的金属材料 根据以上分析 采用高电压输电是减小输电线上功率损耗最有效 最经济的措施 2 对于电能输送的以下说法 正确的是 a 输送电能的基本要求是 可靠 保质 经济b 减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电c 减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积d 实际输送电能时 要综合考虑各种因素 如 输送功率大小 距离远近 技术和经济条件等 解析 在电能输送减少功率损失方面应综合考虑各方面的因素 保证 可靠 保质 经济 所以只有a d项是正确的 答案 ad 例1 如图3 4 1所示的电路中 变压器初级线圈匝数n1 1000匝 次级线圈有两个 匝数分别为n2 500匝 n3 200匝 分别接一个r 55 的电阻 在初级线圈上接入u1 220v的交变电流 求 图3 4 1 1 两次级线圈输出电功率之比 2 初级线圈中的电流 答案 1 25 4 2 1 16a 对于理想变压器来说 变压公式和输入功率等于输出功率是普遍适用的规律 对于有几个副线圈的理想变压器 电流公式就不能使用了 1 2011 全国新课标卷 如图3 4 2 一理想变压器原 副线圈的匝数比为1 2 副线圈电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为220v 额定功率为22w 原线圈电路中接有电压表和电流表 现闭合开关 灯泡正常发光 若用u和i分别表示此时电压表和电流表的读数 则 图3 4 2 解析 直接求出副线圈中的电压 电流分别为 220v 0 1a 故原线圈中的电压 电流分别为110v 0 2a 答案 a 例2 某发电站的输出功率为104kw 输出电压为4kv 通过理想变压器升压后向80km远处用户供电 已知输电线的电阻为r 12 8 输电线路损失的功率为输出功率的4 求 1 升压变压器的输出电压 2 输电线路上的电压损失 审题指导 输电电流是关联量 由 p i2r与要求量 p 4 p 相关联 由p ui与要求量输出电压相关联 由 u ir与要求量损失电压相关联 2 输电线路上的电压损失u损 i 2r