2018版高中物理第4章远距离输电习题课 变压器的应用及远距离输电问题学案鲁科版选修3_.pdf
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1、第 4 讲 习题课 变压器的应用及远距离输电问题第 4 讲 习题课 变压器的应用及远距离输电问题 目标定位 1.进一步理解变压器原理及规律.2.熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决 动态分析问题.3.熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题,熟练解决远距离高压输电中 的实际问题 1理想变压器原、副线圈的三个关系: P入P出,.(一个副线圈) U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1 2输电线上的功率损失P损I2R线,输电线上的电压损失 UIR线 3减小输电线路上功率、电压损失的途径:减小输电线的电阻、减小输电导线中的电流(即 提高输电电压) 4远距离输电的基本原理:在发电站内用升压变压
2、器升压,然后进行远距离输电,在用电区 域通过降压变压器降到所需的电压. 一、理想变压器中的规律分析 1功率关系:P入P出 2电压关系: U1 n1 U2 n2 U3 n3 3电流关系:若只有一个副线圈. I1 I2 n2 n1 若有多组副线圈n1I1n2I2n3I3 4变压器不改变频率 5原、副线圈的地位 (1)原线圈在原线圈回路中所处的地位是充当负载 (2)副线圈在副线圈回路中所处的地位是充当电源 例 1 如图 1 甲所示,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乙所示的正弦交变电压,电压表的示数为 110V, 下列表述正确的是( )
3、 图 1 A电流表的示数为 2A B原、副线圈匝数比为 12 C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 100Hz 答案 AC 解析 由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1220V,由,可得原、副线圈匝数之比 U1 U2 n1 n2 21,故 B 错误;电流表示数与电压表示数都为有效值,故 C 正确;电流表示 n1 n2 U1 U2 220V 110V 数I A2A, 故 A 正确 ; 由题图乙可知T0.02s, 所以交变电压的频率为f Hz U R 110 55 1 T 1 0.02 50Hz,D 错误 针对训练 1 如图 2 所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为 41.原线
4、圈接入一电压为u U0sint的交流电源, 副线圈接一个R27.5 的负载电阻 若U0220V,100rad/s,2 则下述结论正确的是( ) 图 2 A副线圈中电压表的读数为 55V B副线圈中输出交变电流的周期为s 1 100 C原线圈中电流表的读数为 0.5A D原线圈中的输入功率为 110W2 答案 AC 解析 原线圈电压有效值为U220V,电压表读数为U2V55V,周期Ts,副 220 4 2 1 50 线圈中电流I22A,原线圈中电流I10.5A,PI1U110W. U2 R I2 4 二、理想变压器电路的动态问题分析 1首先明确变压器各物理量间的制约关系 (1)输入电压U1决定输
5、出电压U2:变压器原、副线圈匝数n1、n2确定,U1便决定了U2,与输 出端有无负载、负载大小无关,也与变压器有无其他副线圈无关 (2)输出功率P2决定输入功率P1:即用多少送多少 (3)输出电流I2决定输入电流I1:U2与负载电阻R通过欧姆定律决定输出电流I2的大小, 由I1 I2决定I1的大小 n2 n1 2分清动态变化中哪个量变化,结合串、并联电路的特点,欧姆定律及变压器各物理量间因 果关系来依次确定其他量变化 例 2 如图 3 所示, 理想变压器原线圈输入电压uUmsint, 副线圈电路中R0为定值电阻,R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表, 示数分别用U1和U2表示 ;和是理想交流电
6、流表, 示数分别用I1和I2表示下列说法正确的是( ) 图 3 AI1和I2表示电流的瞬时值 BU1和U2表示电压的最大值 C滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大 D滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小 答案 C 解析 交流电表测量的是交变电流的有效值, 故 A、 B 皆错误 ; 由于理想变压器的输出电压U2 U1与负载无关,即滑片P下滑时U2不变,故 D 错误 ; 由I1U1知R减小时I1变大,故 C n2 n1 U2 2 R0R 正确 针对训练 2 如图 4 所示,用一理想变压器给负载供电,变压器输入端的电压不变,开始时开 关S是断开的 现将开关S闭合, 则图中所有交流电表的示数以
7、及输入功率的变化情况是( ) 图 4 AV1、V2的示数不变,A1的示数增大,A2的示数减小,P入增大 BV1、V2的示数不变,A1、A2的示数增大,P入增大 CV1、V2的示数不变,A1、A2的示数减小,P入减小 DV1的示数不变,V2的示数增大,A1的示数减小,A2的示数增大,P入减小 答案 B 解析 电压表 V1的示数由输入电压决定;电压表 V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表 V1 的示数)和匝数比决定;电流表 A2的示数即I2由输出电压U2(大小等于电压表 V2的示数)和 n1 n2 负载电阻R负决定;电流表 A1的示数即I1由变压器的匝数比和输出电流I2决定;P入随P出 n2
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