2022年高中物理-远距离输电教案 .docx

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1、精品_精品资料_其次节变压器三维教学目标1、学问与技能1知道变压器的构造,明白变压器的工作原理.2懂得抱负变压器原、副线圈中电压与匝数的关系,能应用它分析解决有关问题.2、过程与方法 : 在探究变压比和匝数比的关系中培育同学运用物理抱负化模型分析问题、解决问题的才能.3、情感态度与价值观1使同学体会到能量守恒定律是普遍适用的.2培育同学实事求是的科学态度.教学重点： 探究变压比和匝数比的关系.教学难点： 探究变压比和匝数比的关系.教学方法： 试验探究法、阅读法、讲解法.教学手段： 同学电源、可拆变压器、沟通电压表、沟通电流表、灯泡.教学过程：一引入新课在实际应用中, 经常需要转变沟通的电压.大

2、型发电机发出的沟通,电压有几万伏,而远 距 离 输 电 却 需 要 高 达 几 十 万 伏 的 电 压 . 各 种 用 电 设 备 所 需 的 电电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V 的电压,机床上的照明灯需要36 V 的安全电压.一般半导体收音机的电源电压不超过10 V ,而电视机显像管却需要10000 V 以上的高电压.从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同,可我们国家民用统一供电均为是如何正常工作的了？沟通便于转变电压,的设备.这节课我们学习变压器的有关学问.二进行新课1、变压器的原理摸索与争论：以适应各种不同需要.220V,那这些元件变压器就是转变沟通电压按上图所示连接

3、好电路,接通电源,观看灯泡是否发光.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_问题 1： 两个线圈并没有直接接触,灯泡为什么亮了了？这个试验说明白什么？答：当一个线圈中同交变电流时,变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场,从而产生感生电动势,灯泡中有了感应电流,故灯泡发光.试验说明,通过互感现象,电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈.变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的.一个线圈跟电源连接,叫原线圈初级线圈,另一个线圈跟负载连接,叫副线圈次级线圈.两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.互感现象时变压器工作的基础.在原线圈上

4、加交变电压U1,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁通量.这个交变磁通量既穿过原线圈,也穿过副线圈,在原、副线圈中都要引起感应电动势.如副线圈是闭合的, 在副线圈中就产生交变电流,它也在铁芯中产生交变的磁通量, 在原、副线圈中同样引起感应电动势.副线圈两端的电压就是这样产生的.所以,两个线圈并没有直接接触,通过互感现象,副线圈也能够输出电流.问题 2： 变压器线圈两端的电压与匝数有何关系了？下面我们通过试验来探究.目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系器材：可拆变压器,同学电源,多用电表,导线假设干试验步骤：1按图示电路连接电路2原线圈接低压沟通电源6V,保持原线圈匝数n1 不变,

5、分别取副线圈匝数n2= 1 n1, n1,22 n 1,用多用电表沟通电压档分别测出副线圈两端的电压,记入表格.3原线圈接低压沟通电源6V,保持副线圈匝数n2 不变,分别取原线圈匝数n1=n2, n2,212 n 2,用多用电表沟通电压档分别测出副线圈两端的电压,记入表格.U16V试验次数原 线 圈 匝数 n1副 线 圈 匝数 n2123456n1n1n1n2n2n21 n21n12 n 112n2n22 n 2变压器的结构示意图和符号,如以下图所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_副 线 圈 输出电压 U2 结论4总结试验现象,得出结论.留意事项：1连接好电路后,同组同学分别

6、独立检查,然后由老师确认,电路连接无误才能接通电源.2留意人身安全.只能用低压沟通电源,电源电压不能超过12V3使用多用电表沟通电压档测电压时,先用最大量程测试,然后再用适当的挡位进行测量.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答： 电压与匝数的关系U 1n1U 2n2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电流通过变压器线圈是会发热,铁芯在交变磁场的作用下也会发热.所以, 变压器工作可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_时存在能量缺失.没有能量缺失的变压器叫做抱负变压器.U 1n1,只适用于抱负变压可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U 2n2器.实际

7、上变压器的工作效率都很高,在一般的运算中, 可以把实际变压器视为抱负变压器.问题 3： 抱负变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？ 答： 由于抱负变压器没有能量缺失,所以P 出=P 入问题 4： 假设抱负变压器只有一个副线圈,就原副线圈中的电流I 1 与 I 2 有什么关系？I 1U 2n2据 P 出=U2I 2, P 入=U1I 1 及 P 出=P入 得： U2I 2=U1I 1就：I 2U 1n1上式是抱负变压器只有一个副线圈时,原副线圈中的电流比公式.假如副线圈的电压高于原线圈的电压,这样的变压器叫升压变压器.假如副线圈的电压 低于原线圈的电压,这样的变压器叫降压变压器.升

8、压变压器n2 n1,降压变压器n2 n1.升压变压器, I 2I 1.问题 5： 在绕制升压变压器原副线圈时,副线圈导线应比原线圈导线粗一些好,仍是细一些好？降压变压器了？答：由于升压变压器, I 2I 1, 所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些.三、几种常用的变压器1. 自耦变压器1自耦变压器的示意图如图174 2 所示图 174 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2特点：铁芯上只绕有一个线圈3用途：可上升电压,也可降低电压假如把整个线圈作原线圈,副线圈只取线圈 的一部分,就可以降低电压图17 42 甲.假如把线圈的一部分作原线圈,整个线圈作副线圈,就可以上升电压图17 42

9、乙2. 调压变压器1构造：线圈 AB绕在一个圆环形的铁芯上,如图17 4 3 所示可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U2图 174 32变压方法： AB之间加上输入电压U1,移动滑动触头 P 的位置就可以调剂输出电压3. 互感器1用途：把高电压变成低电压,或把大电流变成小电流2分类：电压互感器如图 17 4 4 所示,用来把高电压变成低电压它的原线圈并联在高压电路中,副线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_圈上接入沟通电压表依据电压表测得的电压U2 和铭牌上注明的变压比U1/ U2,可以算出高压电路中的电压为了工作安全,电压互感器的铁壳和副线圈应当接的图 17 44图

10、 17 4 5电流互感器如图 17 4 5 所示,用来把大电流变成小电流它的原线圈串联在被测电路中,副线圈上接入沟通电流表依据电流表测得的电流I 2 和铭牌上注明的变流比I 1/ I 2可以算出被测电路中的电流假如被测电路是高压电路,为了工作安全,同样要把电流互感器的外壳和副线圈接的 问题全解问题 1：变压比、变流比公式的适用范畴可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_抱负变压器各线圈两端电压与匝数成正比的关系式U 1n1U 2n2 ,不仅适用于原、 副线圈只有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_一个的情形而且适用于有多个副线圈的情形这是由于抱负变压器的磁通量是全部集中 在

11、铁芯内的,因此穿过每组线圈的磁通量的变化率是相同的,因而每组线圈中产生的电动 势和匝数成正比在线圈内阻不计的情形下,线圈两端的电压就等于线圈中产生的电动势,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_故每组线圈两端电压都与匝数成正比可见公式U1n1U 2n2 是普遍适用的关系式,既适用于原、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_副线圈间电压的运算也适用于任意的两个副线圈间电压的运算,但抱负变压器原、副线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_圈中电流与匝数成反比的关系式I1n2I 2n1 只适用于原、副线圈各有一个的情形,一旦有两个或可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_

12、精品资料_多个副线圈时,该关系式便不适用这种情形下,可应用抱负变压器输入功率和输出功率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_相等的关系列出关系式 U1I 1 U2I 2 U3I 3 UnI n 来确定电流间的关系 问题 2：变压器能否转变直流电压？变压器是利用电磁感应原理来转变电压的装置要产生感应电动势,必有磁通量发生变化当原线圈加上沟通电时,原线圈产生的交变的磁通量通过副线圈时就产生感应电动势.假设原线圈中通以恒定电流,就在铁芯中产生恒定的磁通量,副线圈中虽有磁通量通过,但磁通量不变化,因此副线圈中不能产生感应电动势,当然就不能变压了但是,假设在原线圈中通以方向不变而大小变化的脉冲

13、电流,同样也可以到达变压的目的汽车、摩托车就是内设一个特别开关,产生脉冲电流送入变压器中,获得高电压来供应汽油机的点火电压的问题 3：变压器与滑动变阻器变压的不同变压器的工作原理是电磁感应,一般应接沟通,能使沟通电压上升或降低滑动变阻器工作原理是串联电阻分压,可接沟通或直流,但只能使电压降低问题 4：原、副线圈用粗细不同导线绕制的缘由变压器由两个线圈组成： 一个为原线圈, 另一个为副线圈 这两个线圈的电压不同 作为高压线圈的匝数多、通过的电流小,依据焦耳定律和节材原就,应用较细的导线绕制.作为低压线圈的匝数少、通过的电流大,依据焦耳定律和节能原就,应当用较粗的导线绕制因此,我们打开变压器时看到

14、两个线圈粗细不同,用粗导线绕制的线圈为低压线圈, 用细导线绕制的线圈为高压线圈问题 5：变压器能否转变沟通电的频率？对变压器,当加在原线圈上的交变电压发生一个周期变化时,原线圈中的交变电流就发生一个周期变化,铁芯中产生的交变磁通量也发生一个周期变化,副线圈中产生的交变电动势电压也发生一个周期变化,因此,变压器只能转变沟通电的电压及电流,不能转变沟通电的频率问题 6：变压器是否肯定能转变沟通电的电压？变压器要工作,必需穿过副线圈的磁通量发生变化假如穿过副线圈的磁通量不变, 就变压器不能工作变压如图 17 4 6 所示,原线圈导线采纳“双线绕法”1假设 b、d 相接, a、c 作为电压输入端,两线

15、圈中形成的磁通量任何时刻方向相反,假设彼此作用相互抵消,穿过的磁通量为零,没有电磁感应现象,此时,“沟通不变压” 2b、c 相接, a、b 作为输入端, 两线圈中形成的磁通量方向相同,作用相互加强,此时两线圈的成效相当于一个匝数为两线圈匝数之和的单个线圈,能变压3假设 a、c 相接, b、d 相接后分别接上沟通电源, 相当于两匝数相等仅争论此情形的线圈并联,电压跟匝数的关系与单个线圈相同对副线圈同理可争论 图 174 6综上分析：变压器不肯定都能转变沟通电的电压例题 1. 输送 10kw 的电功率,采纳 400V 的电压输电,线路的电阻为10 欧姆,求：线路缺失的电压和功率,用户得到的电压和功

16、率是多可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_少？例题 2、输送 10kw,400v 的沟通电,采纳 10KV的高压输电,线路的电阻为 10 欧姆,求：1升压变压器的匝数比. 2假如降压变压器的匝数比为 45:1 那么,线路缺失的电压和功率,用户得到的电压和功率为多少？例题 3、有一台阻挡为 1 欧姆的发电机,供应给一学校照明用电,如下图.生压变压器原. 副线圈匝数比为为 4:1 ,输电线的 总电阻为 4 欧姆.全校共有 22 个班,每班有“ 220V,40W”灯 6 盏,假设保证全部电灯正常发光,就：（1） ） 发电机的电动势为多大？（2） ） 发电机的输出功率为多大？（3） ） 输

17、电效率为多少？2、实例探究抱负变压器基本规律例 1、一个正常工作的抱负变压器的原副线圈中,以下的哪个物理量不肯定相等A. 沟通的频率B. 电流的有效值C.电功率D. 磁通量变化率抱负变压器的综合应用例 2、如下图为一抱负变压器,K 为单刀双掷开关,P 为滑动变可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_阻器的滑动触头, U1 为加在原线圈两端的电压,I 1 为原线圈中的电流,就A. 保持 U1 及 P的位置不变, K 由 a 合到 b 时, I 1 将增大B. 保持 U1 及 P的位置不变, K 由 b 合到 a 时, R消耗功率减小C. 保持 U1 不变, K 合在 a 处,使 P 上滑

18、, I 1 将增大D. 保持 P 的位置不变, K 合在 a 处,假设 U1 增大, I 1 将增大例 3、如下图,接于抱负变压器的四个灯泡规格相同,且全部正常发光,求三个线圈的匝数比n1n2 n3.5、稳固练习1、抱负变压器的原线圈的匝数为110 匝,副线圈匝数为660 匝,假设原线圈接在6 V 的电池上,就副线圈两端电压 A.36 VB.6 VC.1 VD.0 V 2、当抱负变压器副线圈空载时,副线圈的A. 负载电阻为0B.输出电流为0C.两端电压为0D.输出功率为03、抱负变压器原、副线圈的电流为I 1、I 2,电压为 U1、U2,功率为 P1、P2,关于它们的关系,正确的选项是A. I

19、 2 由 I 1 打算B.U2 与负载有关C.P1 由 P2 打算D.U1 由 U2 打算4、一抱负变压器原线圈接沟通、副线圈接电阻,以下哪些方法可使输入功率增加为原先的2 倍A. 次级线圈的匝数增加为原先的2 倍B. 初级线圈的匝数增加为原先的2 倍C. 负载电阻变为原先的2 倍D. 副线圈匝数和负载电阻均变为原先的2 倍5、用抱负变压器给负载R供电,以下哪些方法可以减小变压器原线圈中的电流A. 增加原线圈的匝数B.增加副线圈的匝数C.减小负载电阻 R的数值D.增加负载电阻R的数值6、在图所示的电路中,抱负变压器的变压比为21,四个灯泡完全相同,假设已知灯泡L3和 L4 恰能正常工作,那么A

20、.L 1 和 L2 都能正常工作B. L1 和 L2 都不能正常工作C.L1 和 L2 中只有一个能正常工作D.条件不足,无法判定7、如下图,抱负变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯,原、副线圈的匝数比为n1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_n2=2 1,电源电压为 U,求 B 灯两端的电压UB为多少 .8、如图中所示,抱负变压器B 的原线圈跟副线圈的匝数比n1 n2=2 1,沟通电源电压U1=220 V , F 为熔断电流为 I 0=1.0 A 的保险丝,负载为一可变电阻.1当电阻 R=100 时,保险丝能否被熔断？2要使保险丝不被熔断,电阻R的阻值应不小于多少 .变压器输出

21、的电功率不能超过多少？第三节电能的远距离传输三维教学目标1、学问与技能1知道“便于远距离输送”是电能的优点,知道输电过程.2知道降低输电损耗的两个途径.3明白电网供电的优点和意义.2、过程与方法 : 通过摸索、争论、阅读,培育同学阅读、分析、综合和应用才能.3、情感、态度与价值观1培育同学遇到问题要认真、全面分析的科学态度.2介绍我国远距离输电概况,激发同学投身祖国建设的热忱.教学重点： 找出影响远距离输电缺失的因素,使同学懂得高压输电可削减功率与电压缺失.教学难点： 懂得高压输电原理,区分导线上的输电电压U 和缺失电压 U.教学方法： 自学争论法、阅读法、讲解法.教学手段： 多媒体课件一引入

22、新课人们常把各种形式的能如水流能、燃料化学能、核能先转化为电能再进行传输,这 是由于电能可以通过电网来传输,那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的学问,请同学们认真认真的阅读教材,摸索问题.二进行新课1、降低输电损耗的两个途径1输送电能的基本要求是什么？输送电能的基本要求是：牢靠、保质、经济.牢靠,是指保证供电线路牢靠的工作,少有故障和停电. 保质, 就是保证电能的质量, 即电压和频率稳固.经济是指输电线路建造和运行的费用低,电能损耗小.2远距离大功率输电面临的困难是什么？ 在输电线上有功率缺失.3输电线上功率缺失的缘由是什么？功率缺失的表达式是什么？降

23、低输电损耗的两个途径是什么？2由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时, 有一部分电能转化为电热而缺失掉了.这是输电线上功率缺失的主要缘由.设输电电流为 I ,输电线的电阻为r,就功率缺失为 P=I r .2依据功率缺失的表达式P=I r 可知,要削减输电线上的功率缺失,有两种方法：其一是减小输电线的电阻.其二是减小输电电流.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4如何减小输电线的电阻了？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_依据电阻定律可知r =l ,要减小输电线的电阻r ,可采纳下述方法：S可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_减小材料的电阻率 .银的电阻率最小

24、, 但价格昂贵, 目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.减小输电线的长度l 不行行,由于要保证输电距离.增加导线的横截面积,可适当增大横截面积 .太粗不行能,既不经济又架设困难.5如何减小输电线中的电流了？阅读并答复教材49 页“摸索与争论”中的问题.在输电功率肯定的条件下, 依据 P=UI 可知,要减小输电线中的电流I ,必需提高输电电压U, 这就是采纳高压输电的道理.6以上两个途径中,哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明.采纳高压输电. 在输电电流肯定的情形下,线路电阻减为原先的一半,线路中损耗的功率减可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为原先的1 .在线路电阻肯定的情形

25、下,电压提高一倍,线路中的电流减为一半,而损耗2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的功率减为原先的1 .47大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求,怎么办？而到达目的的的电压也不符合用户的要求,怎么办？在发电机处用升压变压器上升电压,在用户处用降压变压器降低电压.投影片展现我国远距离高压输电情形及远距离高压输电的原理.如以下图所示.2设发电机的输出功率为P,就功率缺失为 P=I 2 R,用户得到的功率为P用=P- P,输电线路上的电压缺失为：U=I 2R,就 U3=U2- U.8目前,我国常用的远距离输电采纳的电压有哪几种？有 110 kV、220 kV、330 kV,输电干

26、线采纳 500 kV 的超高压,西北电网正在建设750kV的线路.9是不是输电电压越高越好？为什么？不是.电压越高,对输电线路和变压器的要求越高,建设费用越高.实际输送电能时,要综合考虑,如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等,要依照不怜悯形挑选合适的输电电压.2、电网供电1采纳电网供电的优点是什么？可以在能源产的使用大容量发电机组,降低一次能源的输送成本, 获得最大的经济效益.同时,电网可以削减断电的风险,调剂不同的区电力供需平稳,保证供电质量.例某沟通发电机输出功率为5 10. 5 W,输出电压为U=1.0 10.3 V,假设输电线的总电阻 R=10 ,在输电线上缺失的电功率等于输

27、电功率的5%,用户使用电压 U=380 V .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1画出输电线路的示意图以下图.标明各部分的符号2所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？ 使用的变压器是抱负变压器3、课堂总结、点评通过本节学习,主要学习以下问题：1、降低输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流.减小输电电流是最有效的途径.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_22U 损远距离输电线路上, P 损=I r=r的目的.2、电网供电的优点.P总,其中 I =U.采纳高压输电可以到达减小输电电流可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4、实例探究 高压输电的

28、优点例 1、远距离输送交变电流都采纳高压输电.我国西北电网正在建设750kV 线路.采纳高压输电的优点是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损耗D.可加快输电的速度远距离输电的过程例 2、某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW,输出电压 250V,现预备向远处输电, 所用输电线的总电阻为8 ,要求输电时在输电线上缺失的电功率不超过输送电功率的5%, 用户获得 220 V 电压.求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？抱负变压器5、稳固练习1、在远距离输电过程中,为削减输电线路上的电能缺失,可采纳的最正确方法是A. 使输电线粗一些B. 减短

29、输电线长度C.削减通电时间D.采纳高压输电2、远距离输送肯定功率的交变电流,假设输电电压提高到原先的n 倍,就以下说法中正确的选项是A. 输电线上的电流变为原先的n 倍2B. 输电线上的电压缺失变为原先的1/ nC. 输电线上的电功率缺失变为原先的1/ n2D. 假设输电线上的电功率缺失不变,输电线路长度可变为原先的n 倍3、以下关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中,正确的选项是U 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A. 由于热功率P=热损耗,所以应降低输送电压,增大输电导线电阻,才能减小输电导线上的R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_B. 由于热功率 P=IU,所以应采纳低电压、小电流输电,才能减小输电导线上的热损耗C. 由于热功率 P=I 2 R,所以可采纳减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的热损耗D. 以上说法均不正确24、发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线的总电阻为R,通过导线的电流为 I ,学校得到的电压为U2,就输电导线上损耗的功率可表示为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2A. U 1B.U 1U 22C.I RD.I U- U可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12RR可编辑资料 - - - 欢迎下载