2022年变压器及电能的输送教案.docx

《2022年变压器及电能的输送教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年变压器及电能的输送教案.docx（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案新领航训练学科教学案老师: 赵云飞同学: 日期: 题星期: 时段: 变压器及电能的输送课1知道原线圈（初级线圈） 、副线圈（次级线圈）的概念；2知道抱负变压器的概念,记住电压与匝数的关系；3知道升压变压器、降压变压器概念；学习目标与 考点分析4会用及 I1U1=I2U2（抱负变压器无能量缺失） 解题；5知道电能输送的基本要求及电网供电的优点；6分析论证：为什么在电能的输送过程中要采纳高压输电；7会运算电能输送的有关问题；8明白科学技术与社会的关系；教学重点：1抱负变压器转变电流和电压的运算,即应用学习重难点及 I 1U1=I2

2、U2 进行运算和分析；2懂得高压输电的意义并能分析、解决有关高压输电的一些简洁问题；教学难点： 1对变压器的动态工作原理的懂得；教学方法2远距离输电过程负载发生变化时引起各个物理量变化的动态分析,特别是能量传递和转化的动态分析；讲授法、争论法、列举实例法学问点一：变压器的构造和工作原理1变压器的构造： （以单相变压器为例）闭合铁芯名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案用导磁性能良好的硅钢片叠合而成,用来供应原线圈共同的封闭的磁路；原线圈中电流产生 的磁场认为全部通过闭合铁芯；彼此绝缘的硅钢片是用来削减

3、涡流造成电能的缺失；原线圈（又叫初级线圈）和副线圈（又叫次级线圈）原副线圈大都由绝缘铜导线绕制而成,套在闭合铁芯上；有大电流的线圈铜导线的截面积要 大一些；其它部分 大功率变压器要放在盛有绝缘油的钢筒内,并带有散热管,以便有效地将原副线圈以及铁芯 中产生的焦耳热释放出去,防止温度过高烧坏变压器,同时提高线圈间的绝缘性能；2变压器的构造和工作原理 变沟通电压和电流的；简而言之：变压器是依据电磁感应现象中的互感原理制成并改详细说来：当原线圈中通有交变电流时就会在闭合铁芯中产生变化的磁通量,这个变化的磁 通量完全穿过绕在同一铁芯上的副线圈,便在副线圈中产生出感应电动势,假如副线圈上接有负 载构成闭合

4、回路,那么副线圈中便产生了感应电流；感应电流产生的磁通量反过来影响原线圈在 闭合铁芯中的磁通量,如此相互作用实现电能从原线圈转移到副线圈,同时获得所需要的电压和 电流；说明：变压器只能转变变化的电流或电压,不能转变恒定电流或电压！学问点二：抱负变压器变压、变流的规律1实际变压器从副线圈输出电能的功率P出=I 2U2 小于从原线圈输入电能的功率P入=I 1U1,即 P出P入,变压器在传输电能的过程中有电能缺失；能量损耗的缘由：原副线圈中有电阻,当有电流通过时发热,电能转化为热；铁芯中不行防止的存在涡流,使输入的电能转化为热；原副线圈及铁芯都存在漏磁现象,有一部分磁场不通过铁芯引起感应电流；2抱负

5、变压器从副线圈输出电能的功率P 出=I 2U2等于输入电能的功率P入=I 1U 1；即 P 出=P 入或写成 U1I 1=U 2I 2；对于副线圈不只一个的情形,I1U 1=I 2U 2+I 3U 3+ 说明：抱负变压器是一个抱负化模型,是实际变压器的一种简化,由于大型变压器电能传输效率 都很高,忽视了很小部分的能量缺失,使问题的分析争论更加简洁；抱负变压器忽视了在原副线圈、铁芯中的电能缺失,忽视了线圈和铁芯的漏磁现象；抱负 变压器的重要特点是：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案a通过原线圈的磁通

6、量和通过副线圈的磁通量相等,即；b；3抱负变压器变压、变流规律推导与争论（1）电动势关系由于互感现象,没有漏磁,原、副线圈中具有相同的磁通量的变化率；如图依据法拉第电磁感应定律,原线圈中,副线圈中,所以有；（2）电压关系由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压 U1=E 1,副线圈两端的电压 U2=E2,所以；无论副线圈一端是空载仍是有负载,都是适用的；输出电压 U 2 仅由输入电压 U1 和原、副线圈的匝数比共同打算,即,与负载个数、电阻大小无关；如变压器有两个副线圈,就有；所以有,或据 知,当 n2n1 时, U2U 1,这种变压器称为升压变压器；当 n2n1 时, U 2U1,这种

7、变压器称为降压变压器；（3）功率关系由于抱负变压器,不考虑能量缺失；（4）电流关系名师归纳总结 当只有一个副线圈时,由功率关系I 1U1=I 2U2 得：第 3 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案同理当有多个副线圈时由 I1U 1=I 2U 2+I 3U 3+ 得：I1n1=I 2n2+I 3n3+ 学问点三：变压器分类与用途1依据变压器使用目的来分,可分为（1）变压：升压变压器和降压变压器（2）变流：使输出电流变大或变小（3）变阻抗：使输出阻抗变大或变小（此作用在高中阶段争论较小）2按用途 可以分为：（1）可调变压器

8、：自耦变压器便是其中的一种；（2）固定变压器：只能输出固定电压；（3）互感器：测量高电压、大电流的变压器分类： 电压互感器（如图甲）和电流互感器（如图乙）；电压互感器：如图甲所示,原线圈并联在高压电路中,副线圈接电压表；互感器将高电压 变为低电压,通过电压表测低电压,结合匝线比可运算出高压电压的电压值；电流互感器：如图乙所示,原线圈串联在待测高电流电路中,副线圈接电流表；互感器将大电流变成小电流,通过电流表测出小电流,结合匝数比可运算出大电流电路的电流值；学问点四：抱负变压器各物理量变化的打算因素当抱负变压器的原、副线圈的匝数不变时,假如变压器的负载发生变化,确定其他物理量变 化时,可依据以下

9、原就判定：名师归纳总结 1输入电压U1打算输出电压U 2,当 U 1不变时,不论负载电阻R 变化与否, U 2不会转变；第 4 页,共 12 页这是由于输出电压I 12输出电流I 2打算输入电流- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在输入名师精编优秀教案U 2 也被完全确定；电压 U1 肯定的情形下,输出电压当负载电阻 R 增大时, I 2 减小,就 I 1相应减小；当负载电阻 R 减小时, I2 增大,就 I1 相应增大,在使用变压器时,不能使变压器次级短路；3输出功率 P2打算输入功率 P1抱负变压器的输出功率与输入功率相等,即 P2=P1,在输入电压

10、 U 1肯定的情形下, 当负载电阻 R 增大时, I 2 减小,就变压器输出功率 P2=I 2U 2 减小,输入功率 P1 也将相应减小；当负载电阻R 减小时, I 2增大,变压器的输出功率 P2=I 2U2 增大,就输入功率 P1 也将增大；学问点五：输电导线上的功率（电能）缺失和减小缺失的方法1输送电能的基本要求（1）牢靠：电路牢靠工作少有故障；（2）保质：保证电能的质量电压和频率稳固；（3）经济：线路建造和运行费用低,电能损耗少；2输电导线上的功率缺失（1）输电导线上的功率缺失由于输电导线有电阻,在输电过程中必有一部分电能要转化成热能而缺失掉,设输电导线中电流为 I,输电导线的电阻为R,

11、就输电导线上的功率缺失为 P=I2R；（2）减小输电导线上的功率缺失的两种方法削减输电导线上的电阻R；小的金属做导线,增大导线横截面积S由电阻定律可知,距离肯定,选用电阻率可减小电阻；减小输电导线的电流由 P=UI 可知,当传输功率3远距离输电高压输电P 肯定时,上升电压可以减小输电导线上的电流；（1）近距离输电可以采纳增大导线截面积,减小电阻的方法来削减电能缺失,这样可以减 少使用变压器的投资,符合经济的原就；（2）远距离输电,采纳高压输电减小线路上的电流,可以减小输电导线的截面积以削减输电导线的投资,符合经济的原就；学问点六：远距离输电的基本电路和电压缺失、功率缺失的运算1远距离输电的基本

12、电路名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案由于发电机本身的输出电压不行能很高,所以采纳高压输电时,在发电站内需用升压变压器升压到几百千伏后再向远距离送电,到达用电区再用降压变压器降到所需的电压,基本电路如图所示：2输电线路上的功率损耗和电压缺失如上图所示,设电路的输电电流为I 线,输送功率,就输电线路上缺失的电压：输电线路上缺失的电功率：结论： 输电电压提高到原先的 n 倍时, 输电线路上电压缺失降低到原先的；输电线路上电功率的缺失降低到原先的；规律方法总结1对变压器进行运算的几个常用关系（1）变压规

13、律（只有一个副线圈）（多个副线圈）说明：副线圈上的电压与匝数成正比,而原线圈上的电压与匝数无关；绕在闭合铁芯上的每一匝线圈上的电压相等；（2）变流规律名师归纳总结 （只有一个副线圈）第 6 页,共 12 页（多个副线圈）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案抱负变压器：2远距离高压输电的几个基本关系（以图为例）（1）功率关系P1=P2,P3=P4,P2=P 线+P3（ 2）电压、电流关系,U2=U 线+U3,I 2=I3=I 线；（3）输出电流；（4）输电导线上损耗的电功率说明：运算输电线路上的缺失功率和用户得到的功率,要弄清以下两组概念

14、的区分和联系：输电电压 U、线路缺失电压 U和用户得到电压 U输送功率 P、线路缺失功率 P和用户得到功率 P典型例题透析类型一、抱负变压器电流、电压的运算1如图为抱负变压器,其初级线圈在沟通电源上,次级线圈接有一标有“12V 100W ” 的灯泡,已知变压器初、次级线圈的匝数比为181,那么小灯泡正常工作时,图中的电压表的读数为 数为 _A ；_V ,电流表的读解析： 由图可知,两电表的读数均为初级线圈的电压值和电流值；由公式得,名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由公式得名师精编优秀教案；答案： 216 0.46

15、 变式练习【变式】 如下列图,抱负变压器的原、副线圈的匝数比为的灯泡,电源电压为U,就灯泡 B 两端电压为（）A B 2 UCD解析： 设灯泡电阻为R,就原线圈电压U 1=U I1R,n1n2=21,A、B 为完全相同副线圈电压U2=I 2R,又, n1n2=21,联立以上各式得,选 D；答案： D 类型二、对变压器变压规律的懂得2如下列图为一抱负变压器,原线圈的输入电压U 1=3300V ,副线圈的输出电压U2=220V ,绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U 0=2V ,就：（1）原、副线圈的匝线各是多少？（2）当 S 断开时, A 2 的示数 I2=5A ,那么 A1 的示数是多少？解析：

16、名师归纳总结 （1）依据变压比：及有第 8 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）由其是抱负变压器有名师精编优秀教案,即；类型三、抱负变压器工作过程动态分析3如下列图,抱负变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 L 1 和 L 2；输电线的等效电阻为 以下说法中正确选项（）R,开头时, 开关 S 断开；当 S 接通时,A副线圈两端M 、N 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L 1 的电流减小D原线圈中的电流增大答案： BCD 解析： 当开关 S 闭合后, L 2 与 L1 相并联,使副线圈的负载电阻总阻值

17、变小,此时 M、 N 间的输出电压不变,副线圈中的总电流 I 2 增大,电阻 R 上的电压降 UR=I 2R 亦大增,灯泡 L 1承担的电压减小, L1 中的电流减小,故 B、C 正确； I2 的增大,导致原线圈中的电流 I1 相应增大,故 D正确；题型四、远距离输电的运算4远距离输送沟通电都采纳高压输电；我国正在争论用比 采纳高压输电的优点是（）300 kV 高得多的电压进行输电；A可节约输电线的铜材料 B可依据需要调剂沟通电的频率C可削减输电线上的能量缺失 D可加快输电的速度解析： 由 P=IU 得,输送的电功率 P 肯定,采纳高压输电,U 大就 I 小,输电线中的电流就小,由,在要求输电

18、线损耗肯定的情形下,就可选电阻率略大一点的材料作导线；如输电线确定,就可削减输电线上的能量缺失,故A 、C 选项正确；沟通电的频率是固定的,不需调剂,输电的速度就是电磁波的传播速度,是肯定的,故 B、D 选项不正确；答案： A、 C 变式练习【变式】 水电站给远处山村送电的输出功率是110 kW ,用 2000 V 电压输电,线路上缺失的功率是2.5 104W；假如改用20000V 高压输电,线路上缺失的功率是_W ；解析： 用 U1=2000V ,U2=20000V 输电时的输电电流和线路功率缺失分别为名师归纳总结 ,；第 9 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - -

19、- - - - - - - ,；名师精编优秀教案两者相比得；答案： 250W5有一台内阻为 1 的发电机,供应一个学校照明用电,如下列图；升压变压器匝数为 14,降压变压器的匝数比为 41,输电线的总阻 R=4 ；全校共 22 个班,每班有“220V ,40W”的灯 6 盏；如保证全部电灯正常发光,就：（1）发电机输出功率多大？（2）发电机电动势多大？（3）输电效率是多少？解析：（1）对降压变压器：U2I 2=U 3I3=nP 灯=22 6 40W=5280W 而,所以对升压变压器：发电机输出功率；（2）由于 U2=U2+I 2R=880V+6 4V=904V 所以,又由于 U 1I1=U 2

20、I2所以所以发电机电动势E=U 1+I 1r 1=226V+24 1V=250V ；（3）输电效率；摸索： 如例题中使用灯数减半且正常发光,发电机输出功率是否减半？（同理可求灯数减半时发电机输出功率为P2676W ,故发电机输出功率不是减半,而是大于1 半）举一反三名师归纳总结 【变式】 发电机的端电压为220V ,输出电功率为44kW ,输电导线的电阻为0.2 ,假如用第 10 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 初、次级匝数之比为名师精编优秀教案101 的110 的升压变压器升压,经输电线路后,再用初、次级匝数比为降压变压器降压供应用

21、户；（1）画出全过程的线路图；（2）求用户得到的电压和功率；（3）如不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压；解析：（1）线路图如下列图：（2）升压变压器次级的输出电压,升压变压器初级输入电流,由 P=U1I1 得；升压变压器次级输电流,输电线路上的电压缺失和功率缺失分别为,；加到降压变压器初级上的输入电流和电压 降压变压器初级的输出电压和电流I 3=I 2=20A ,U 3=U 2UR=2196V ；名师归纳总结 ,；,第 11 页,共 12 页用户得到的功率P4=U 4I 4=43.92 kW ；（3）如不采纳高压输电,线路缺失电压为用户得到的电压用户得到的功率为；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案同学对于本次课的评判：老师对同学本次上课评判（30 字左右）：本次作业：教诲主任签字： _ 新领航训练教务处名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页