人教版高中物理选择性必修第2册 第三章 习题课 变压器与电能的输送.ppt

习题课:变压器与电能的输送第三章

课堂篇探究学习

探究一理想变压器的动态分析情境探究如图所示,M为理想变压器,电表均可视为理想表,接线柱a、b接路端电压u=311sin(314t)V的正弦交流电源。当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,各电表的示数如何变化?要点提示V1示数不变,V2示数不变,A1示数增大,A2示数增大。

知识归纳1.理想变压器动态分析常见的两种情况(1)原、副线圈匝数比不变,分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1。(2)负载电阻不变,分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n2→U2→I2→P2→P1→I1。

2.解决理想变压器动态分析问题的规律方法处理变压器的动态分析,首先应明确“不变量”和“变化量”,对变化量要把握它们之间的制约关系,依据逐步分析的思想,从主动变化量开始,根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况。(1)首先明确变压器各物理量间的制约关系。①输入电压U1决定输出电压U2;②输出电流I2决定输入电流I1;③输出功率P2决定输入功率P1。(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依次确定。

3.动态问题的分析思路

实例引导例1(多选)如图所示为一理想变压器,S为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑片,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流,则()A.保持U1及P的位置不变,S由a合到b时,I1将增大B.保持P的位置及U1不变,S由b合到a时,R消耗的功率减小C.保持U1不变,S合在a处时,使P上滑,I1将增大D.保持P的位置不变,S合到a处时,若U1增大,I1将增大

答案ABD

规律方法1.匝数比不变的情况(如图甲所示)甲

(1)U1不变,根据,输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2不变。(2)当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化。(3)I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化。

2.负载电阻不变的情况(如图乙所示)乙

变式训练1如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是()A.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,电流表A1示数变大D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大

答案B

探究二远距离输电综合问题情境探究远距离输电基本过程示意图如图所示,请思考:如果用220V和11kV两种电压来输电,设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同,求导线的横截面积之比。

要点提示设输送的电功率为P,输电电压为U,送电距离为L,导线横截面积为S,电阻率为ρ。则每根导线损失的电功率P损=I2R。现在,输送电功率P相同,导线电阻率ρ和长度L也相同。在输电电压U和导线横截面积S不同时,如果要求导线上损失的电功率相同,则应有

可见,要满足题中所设要求用220V电压输电时,导线的横截面积是11kV输电时的2500倍。从中可以令人印象深刻地体会出高压输电的实际意义。

知识归纳解决远距离输电问题要注意以下两点2.分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量之间的关系,特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路,在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系。

实例引导例2(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示,发电机的输出电压变化规律如图乙所示。输电线的总电阻为r,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220V的用电器正常工作,则()

C.通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率

答案AD

变式训练2(多选)如图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为100Ω。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R1为一定值电阻,R2为用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小。电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)。未出现火警时,升压变压器的输入功率为750kW。下列说法中正确的有()

A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50HzB.远距离输电线路损耗功率为180kWC.当传感器R2所在处出现火警时,电压表V的示数变大D.当传感器R2所在处出现火警时,