2019_2020学年高中物理第4章远距离输电本章优化总结学案鲁科版2624.pdf

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1、本章优化总结 学生用书 P57)变压器问题学生用书 P57 1变压器电路的动态分析问题(1)匝数比不变的情况 如图甲所示，n1n2不变，负载R变化 U1不变，根据U1U2n1n2知，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2都不变 当负载电阻R发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化 I2变化引起P2变化，P1P2，故P1发生变化 (2)负载电阻不变的情况 如图乙所示，n1n2改变，负载R不变 U1不变，n1n2发生变化，故U2发生变化 负载电阻R不变，U2改变，故I2发生变化 根据P2U22R，P2发生变化，再根据P1P2知P1变化，P1U1I1，U

2、1不变，故I1发生变化 2变压器原线圈中有用电器的问题：变压器的电压关系中的U1和功率关系中的P1是指原线圈的端电压和输入功率，原线圈中有用电器时要注意区分电源电压和原线圈的端电压 3有两组以上副线圈的变压器问题：由互感现象可知，对有两组以上副线圈的变压器，由于通过每个线圈的磁通量变化率相同，所以U1n1U2n2U3n3，即U1U2U3n1n2n3，由能量守恒可知P出P入，即P1P2P3，则U1I1U2I2U3I3，可求得n1I1n2I2n3I3.4铁芯中磁路有分支的变压器问题：先确定哪是原线圈哪是副线圈，再分析磁通量分配关系，结合法拉第电磁感应定律分析计算，切忌生搬硬套U1U2n1n2.(1

3、)如图甲所示，理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，匝数比为nAnBnC421，在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当线圈A接交流电源时，交流电流表 A2的示数为I0，则交流电流表 A1的示数为_ (2)如图乙所示，“日”字形变压器中有两组线圈AB、CD，它们的匝数之比为n1n221.若在AB两端输入 220 V 的交变电压，则CD两端的输出电压为_V；若在CD两端输入110 V 的交变电压，则AB两端的输出电压为_V.解析(1)由UCUBnCnB和ICUCR，得IC0.5I0.再利用关系式nAIAnBIBnCIC，即 4IA2I010.5I0，得IA0.625I0.即电流表 A1的示数

4、为 0.625I0.(2)当在AB两端输入交变电压时，线圈n1中的磁通量发生变化，由于左侧铁芯的存在，通过线圈n2的磁通量始终只为线圈n1中的一半，因此这时AB、CD两端电压的关系应为UABUCD2n1n2，所以CD两端的输出电压为 55 V；同理，当在CD两端输入交变电压时，CD、AB两端电压的关系应为UCDUAB2n2n1，所以AB两端的输出电压为 110 V.答案(1)0.625I0(2)55 110 例 1 题第(1)问中如果用电流与线圈匝数成反比的关系来解，由IAIBnBnA得出IA0.5I0就错了应该注意到变压器有两个副线圈，电流的反比关系不成立，但电压与线圈匝数成正比的关系还是成

5、立的，应先根据这一关系求出线圈C两端的电压，再根据条件求出C中的电流 1.如图所示，两种情况下灯泡 L2、L3的功率均为P，且 L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比n1n231，假设灯泡电阻恒定，则图甲中 L1的功率和图乙中 L1的功率分别为()AP，P B9P，49P C49P，9P D94P，9P 解析：选 B.本题的易错之处是“因不能看透 L1与原线圈的连接方式而导致不能正确选择计算题中图甲、乙中 L1的功率的公式”设灯泡的电阻为R、额定电流为I，根据U1U2n1n2及U2IR得U13IR，根据功率关系得U1I12I2R，解得I123I，故题图甲中灯泡 L1的功率PL1U21R，又PI2

6、R，解得PL19P，题图乙中 L1的功率PL1I21R，又PI2R，解得PL149P，选项 B 正确 远距离输电问题学生用书 P58 处理远距离输电问题时，应根据具体问题画出类似于如图所示的输电线路示意图，抓住输电的两头电源和用电器；分析一条线输电线；研究两次电压变换升压变换和降压变换 分析方法：(1)理清“三个回路”如图所示为远距离输电的简化电路原理图 我们可以把它划分为三个回路，即图中所示的回路 1、回路 2 和回路 3.(2)抓住“两个联系”在上图中，理想升压变压器联系了回路 1 和回路 2，由变压器原理可以得到线圈 1(匝数为n1)和线圈 2(匝数为n2)中各相关量之间的关系：U1U2

7、n1n2，I1I2n2n1，P1P2 理想降压变压器联系了回路 2 和回路 3，由变压器原理可以得到线圈 3(匝数为n3)和线圈 4(匝数为n4)中各相关量之间的关系：U3U4n3n4，I3I4n4n3，P3P4(3)掌握“一个能量守恒关系”远距离输电过程中，在回路 2 的输电线上会损耗一小部分电功率，剩余的绝大部分电功率通过降压变压器和回路 3 输送到用户供其使用 整个输电过程中的功率关系为P用P总P损 此外，在求解远距离输电的相关问题时，我们还应熟练掌握以下两点 电压损失：UI线R线，主要原因是输电线有电阻 功率损失：P损I2线R线U2R线.某交流发电机输出功率为 5105 W，输出电压为

8、U1.0103 V，假如输电线的总电阻R10，在输电线上损失的电功率等于输电功率的 5%，用户使用电压U用户380 V.(1)画出输电线路的示意图；(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？(使用的变压器是理想变压器)解析(1)画出输电线路的示意图如图所示：(2)I1PU500 A P损5%P5%5105 W2.5104 W P损I22R，I2 P损R50 A I3P用户U用户PP损U用户4.75105380 A1.25103 A 所以n1n2I2I150500110 n1n2I3I21.2510350251.答案(1)见解析(2)110 251 解决远距离输电

9、问题的基本方法(1)首先画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图中的相应位置(2)以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立的回路，每个回路都可以用欧姆定律、串并联电路的特点和电功、电功率的公式等进行计算，联系各回路的桥梁是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率和输出功率的关系 2.如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是 120 kW，输出电压是 240 V，升压器原、副线圈的匝数之比为 125，输电线的总电阻为 10，用户需要的电压为 220 V则：(1)输电线上损失的电功率为多少？(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？解析：(1)根据理想变压器的变压规律U1U2n1n2得 输电电压：U2n2n1U1251240 V6 000 V 输电电流：I2PU21201036 000 A20 A 输电线上损失的功率 PI22r20210 W4 000 W.(2)输电线上损失的电压 UI2r2010 V200 V 降压变压器原线圈两端的电压 U3U2U6 000 V200 V5 800 V 根据理想变压器的变压规律得 n3n4U3U45 800 V220 V29011.答案：(1)4 000 W(2)29011