远距离输电电路的分析与计算.
专题复习：远距离输电电路的分析与计算
适用学科物理适用年级高二
适用区域人教版课时时长（分钟）60分钟
知识点1.高压输电
2.远距离输电线路的基本构成
教学目标一．知识与技能
1. 了解交变电流从变电站到用户的输电过程．
2．知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关，理解高压输电的道理．3．知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行定量计算二．过程与方法
通过高压输电的计算分析，掌握电能损失和计算
三．情感态度价值观
通过高压输电的计算，体验电能转化为内能的思想教学重点远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关
教学难点对简单的远距离输电线路进行定量计算
教学过程
一、复习预习
理想变压器的特点及规律
1．理想变压器的特点
2．电动势关系
3．电压关系
4．功率关系
5．电流关系
理想变压器的制约关系和动态分析
1．电压制约 2 . 电流制约
3．负载制约4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
二、知识讲解
课程引入：
电能从发电厂到远方用户的传输过程，可用下图表示，其中r表示输电线的总电阻，I表示输电线上的电流．用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？
考点/易错点1 输电线上的电压损失和功率损失
1．输电电流
输电电压为U ，输电功率为P ，则输电电流I ＝P U
. 2．电压损失
输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值．
ΔU ＝U －U ′＝IR.
3．功率损失
远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率
(1)ΔP ＝I 2R
(2)ΔP ＝I ΔU
(3)ΔP ＝ΔU 2R
其中I为输电电流，R为输电线的电阻，ΔU为输电线上损失的电压．
特别提醒：(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU ＝IR.
(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率．
考点/易错点2 远距离输电电路的分析与计算
1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图．如图所示．
2．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，联系各回路的桥梁是变压器．
3．综合运用下面三方面的知识求解
(1)能量守恒
P＝U1I1＝U2I2＝P用户＋ΔP
ΔP＝I22r P用户＝U3I3＝U4I4.
(2)电路知识：U 2＝ΔU ＋U 3 ΔU ＝I 2r.
(3)变压器知识：U 1U 2＝I 2I 1＝n 1n 2 U 3U 4＝I 4I 3＝n 3n 4
.
三、例题精析
【例题1】在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是( ) A．使输电线粗一些 B．减小输电线长度
C．减少通电时间D．采用高压输电
【答案】D
【解析】从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流．故选D.
【例题2】某小型水电站的电能输送示意图如下，发电机的输出电压为220 V ，输电线总电阻为 r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )
A.n 2n 1＞n 3n 4
B.n 2n 1＜n 3n 4
C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
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
【解析】由于输电线上的电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的
输入电压，根据变压器的电压与匝数之比的关系，可知要让用电器正常工作，必须有n2
n1
＞
n3
n4
，A正确，
B、C错误；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D也正确．故选AD.
【例题3】为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U ，电流为I ，热耗功率为P ；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P ，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )
A ．输电电流为3I
B ．输电电流为9I
C ．输电电压为3U
D ．输电电压为13
U
【答案】AD
【解析】输电线上的热耗功率P 线＝I 2R 线，热耗功率由P 变为9P ，则电流I 变为3I ，选项A 正确．输
电功率P 不变，由P ＝UI ，电流变为3I ，输电电压为13
U ，选项D 正确．
【例题4】输送4.0×106 W的电能，若发电机输出电压为2 000 V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功率为5.0×105 W．求：
(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；
(2)若已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8Ω·m，在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大．
【答案】(1)1∶16 (2)2.8×104 V
【解析】(1)由P＝I2R得I＝P
R
，式中P为线路损耗功率，R为线路总电阻，两条导线总电阻R
＝ρL′
S
＝ρ
2L
S
，则R＝1.7×10－8×
4×105×2
4.25×10－4
Ω＝32 Ω所以I＝
P
R
＝125 A
因为P输入＝P输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为
U2＝P2
I
＝3.2×104 V故
n1
n2
＝
U1
U2
＝
1
16
.
(2)设U2′为降压变压器原线圈两端的电压，则U2′＝U2－IR线＝2.8×104 V.
四、课程小结
输电线上的电压损失和功率损失1．输电电流
2．电压损失
3．功率损失
远距离输电电路的分析与计算综合运用下面三方面的知识求解
(1)能量守恒
(2)电路知识
(3)变压器知识
复杂直流电路的分析与计算试题及答案
基尔霍夫方程组 基尔霍夫方程组 （1）基尔霍夫第一方程组又称结点电流方程组，它指出，会于节点的各支路电流强度的代数和为零 即：∑I = 0 。 上式中可规定，凡流向节点的电流强度取负而从节点流出的电流强度取正（当然也可取相反的规定），若复杂电路共有n个节点，则共有n-1个独立方程。 基尔霍夫第一方程组是电流稳恒要求的结果，否则若流入与流出节点电流的代数和不为零，则节点附近的电荷分布必定会有变化，这样电流也不可能稳恒。 （2）基尔霍夫第二方程组又称回路电压方程组，它指出，沿回路环绕一周，电势降落的代数和为零 即：∑IR —∑ε= 0。 式中电流强度I的正、负，及电源电动势ε的正、负均与一段含源电路的欧姆定律中的约定一致。由此，基尔霍夫第二方程组也可表示为：∑IR = ∑ε 。 列出基尔霍夫第二方程组前，先应选定回路的绕行方向，然后按约定确定电流和电动势的正、负。 对每一个闭合回路都可列出基尔霍夫第二方程，但要注意其独立性，可行的方法是：从列第二个回路方程起，每一个方程都至少含有一条未被用过的支路，这样可保证所立的方程均为独立方程；另外为使有足够求解所需的方程数，每一个方程都至少含有一条已被用过的支路。 用基尔霍夫方程组解题的步骤： 1．任意地规定各支路电流的正方向。 2．数出节点数n，任取其中（n-1）个写出（n-1）个节点方程。 3．数出支路数p，选定m=p-n+1个独立回路，任意指定每个回路的绕行方向，列出m 个回路方程。 4．对所列的（n-1）+ （p-n+1）=p个方程联立求解。 5．根据所得电流值的正负判断各电流的实际方向。
第九章 复杂直流电路的分析与计算 一、填空题 1．所谓支路电流法就是以____ 为未知量，依据____ 列出方程式，然后解联立方程得到____ 的数值。 2．用支路电流法解复杂直流电路时，应先列出____ 个独立节点电流方程，然后再列出_____个回路电压方程（假设电路有n 条支路，m 各节点，且n>m ）。 3．图2—29所示电路中，可列出____个独立节点方程，____个独立回路方程。 4．图2—30所示电路中，独立节点电流方程为_____，独立网孔方程为_______、______。 5．根据支路电流法解得的电流为正值时，说明电流的参考方向与实际方向____；电流为负值时，说明电流的参考方向与实际方向____。 6． 某支路用支路电流法求解的数值方程组如下： 1020100202050 2321321=-+=--=++I I I I I I I 则该电路的节点数为____,网孔数为___。 7．以___ 为解变量的分析方法称为网孔电流法。 8．两个网孔之间公共支路上的电阻叫____ 。 9．网孔自身所有电阻的总和称为该网孔的_______。 图2—36 图2—37 图2—38 10．图2—36所示电路中，自电阻R 11=____，R 22=_____，互电阻R 12=___。 11．上题电路，若已知网孔电流分别为I Ⅰ、I Ⅱ,则各支路电流与网孔电流的关系式为： I 1=___、I 2=____、I 3=____。 12．以____ 为解变量的分析方法称为结点电压法。 13．与某个结点相连接的各支路电导之和，称为该结点的_____ 。 14．两个结点间各支路电导之和，称为这两个结点间的____ 。 15．图2—42所示电路中，G 11=_____ 、 G 22=_____ 、G 12=_____ 。 图2—42 图2—41
第一章 直流电路及其分析方法
《电工与电子技术基础》自测题 第1章直流电路及其分析方法 判断题 1.1 电路的基本概念 1．电路中各物理量的正方向不能任意选取。 [ ] 答案:X 2．电路中各物理量的正方向不能任意选取。 [ ] 答案:X 3．某电路图中，已知电流I=-3A，则说明图中电流实际方向与所标电流方向相同。 答案:X 4．某电路图中，已知电流I=-3A，则说明图中电流实际方向与所标电流方向相反。 答案:V 5．电路中各物理量的正方向都可以任意选取。 [ ] 答案:V 6．某电路图中，已知电压U=-30V，则说明图中电压实际方向与所标电压方向相反。 答案:V 7．组成电路的最基本部件是：电源、负载和中间环节 [ ] 答案:V 8．电源就是将其它形式的能量转换成电能的装置。 [ ] 答案:V 9．如果电流的大小和方向均不随时间变化，就称为直流。 [ ] 答案:V 10．电场力是使正电荷从高电位移向低电位。 [ ] 答案:V 11．电场力是使正电荷从低电位移向高电位。 [ ] 答案:X 1.2 电路基础知识 1．所求电路中的电流（或电压）为＋。说明元件的电流（或电压）的实际方向与参考方向一致；若为－，则实际方向与参考方向相反。[ ] 答案:V 2．阻值不同的几个电阻相并联，阻值小的电阻消耗功率小。[ ] 答案:X
答案:X 4．电路就是电流通过的路径。 [ ] 答案:V 5．电路中选取各物理量的正方向，应尽量选择它的实际方向。 [ ] 答案:V 6．电路中电流的实际方向总是和任意选取的正方向相同。 [ ] 答案:X 7．电阻是用来表示电流通过导体时所受到阻碍作用大小的物理量。[ ] 答案:V 8．导体的电阻不仅与其材料有关，还与其尺寸有关。 [ ] 答案:V 9．导体的电阻只与其材料有关，而与其尺寸无关。 [ ] 答案:X 10．导体的电阻与其材料无关，而只与其尺寸有关。 [ ] 答案:X 11．电阻中电流I的大小与加在电阻两端的电压U成正比，与其电阻值成反比。[ ] 答案:V 12．电阻中电流I的大小与加在电阻两端的电压U成反比，与其电阻值成正比。[ ] 答案:X 13．如果电源的端电压随着电流的增大而下降很少，则说明电源具有较差的外特性。 [ ]答案:X 14．如果电源的端电压随着电流的增大而下降很少，则说明电源具有较好的外特性。 [ ]答案:V 15．欧姆定律是分析计算简单电路的基本定律。 [ ] 答案:V 16．平时我们常说负载增大，其含义是指电路取用的功率增大。 [ ] 答案:V 17．平时我们常说负载减小，其含义是指电路取用的功率减小。 [ ] 答案:V 18．平时我们常说负载增大，其含义是指电路取用的功率减小。 [ ] 答案:X 19．平时我们常说负载减小，其含义是指电路取用的功率增大。 [ ] 答案:X 20．在串联电路中，电阻越大，分得的电压越大。 [ ] 答案:V 21．在串联电路中，电阻越小，分得的电压越大。 [ ] 答案:X 22．在串联电路中，电阻越大，分得的电压越小。 [ ] 答案:X 23．在串联电路中，电阻越小，分得的电压越小。 [ ] 答案:V 24．在并联电路中，电阻越小，通过的电流越大。 [ ] 答案:V 25．在并联电路中，电阻越大，通过的电流越大。 [ ]
(完整版)远距离输电练习
交变电流远距离输电 1．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中下列哪个物理量不一定相等的是( ) A．交变电流的频率B．电流的有效值 C．电功率D．磁通量的变化率 2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( ) A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1 B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1 D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1 3．(2012·高考海南卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V、 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端，当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和 电流表(可视为理想的)的示数分别是( ) A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 A C．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A 4．(2012·高考重庆卷)如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 0002sin 100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V、880 W”的电器R L供电，该电器正常工作．由此可知( ) A．原、副线圈的匝数比为50∶1 B．交变电压的频率为100 Hz C．副线圈中电流的有效值为4 A D．变压器的输入功率为880 W 5．(2011·高考福建卷)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1， 电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接 正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭 合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( ) A．输入电压u的表达式u＝202sin (50πt) V B．只断开S2后，L1、L2均正常发光 C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W 6．(2013·江苏南京市模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶ 1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω， 其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则 下列说法中正确的是( ) A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V B．当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01 s时，电流表示数为零 C．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大 D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz 7．(2013·海淀区期末)如图所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器 T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和 输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电 压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的
远距离输电问题的处理思路及基本关系
1 远距离输电问题的处理思路及基本关系 1．远距离输电的处理思路 对高压输电问题，正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量．按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析． 2．远距离高压输电的几个基本关系(以图1为例 ) 图1 (1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P 损＋P3. (2)电压、电流关系：U1U2＝n1n2＝I2I1，U3U4＝n3n4＝I4I3，U2＝ΔU ＋U3，I2＝I3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P2U2＝P3U3＝U2－U3R 线 . (4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线·ΔU ＝I2线R 线＝(P2U2)2R 线． 当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1n2 . 对点例题 发电机输出功率为100 kW ，输出电压是250 V ，用户需要的电压是220 V ，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求： (1)画出此输电线路的示意图； (2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比； (3)用户得到的电功率是多少？ 解题指导 (1)输电线路的示意图如图所示， (2)输电线损耗的功率P 线＝100×4% kW ＝4 kW ， 又P 线＝I22R 线 所以输电线电流I2＝I3＝ P 线R 线 ＝20 A 原线圈中输入电流I1＝P U1＝100 000250 A ＝400 A 所以n1n2＝I2I1＝20400＝120 这样U2＝U1n2n1＝250×20 V ＝5 000 V U3＝U2－U 线＝5 000 －20×10 V ＝4 800 V
远距离输电电路的分析与计算.
专题复习：远距离输电电路的分析与计算 适用学科物理适用年级高二 适用区域人教版课时时长（分钟）60分钟 知识点1.高压输电 2.远距离输电线路的基本构成 教学目标一．知识与技能 1. 了解交变电流从变电站到用户的输电过程． 2．知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关，理解高压输电的道理．3．知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行定量计算二．过程与方法 通过高压输电的计算分析，掌握电能损失和计算
三．情感态度价值观 通过高压输电的计算，体验电能转化为内能的思想教学重点远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关 教学难点对简单的远距离输电线路进行定量计算
教学过程 一、复习预习 理想变压器的特点及规律 1．理想变压器的特点 2．电动势关系 3．电压关系 4．功率关系 5．电流关系 理想变压器的制约关系和动态分析 1．电压制约 2 . 电流制约 3．负载制约4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
二、知识讲解 课程引入： 电能从发电厂到远方用户的传输过程，可用下图表示，其中r表示输电线的总电阻，I表示输电线上的电流．用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？
考点/易错点1 输电线上的电压损失和功率损失 1．输电电流 输电电压为U ，输电功率为P ，则输电电流I ＝P U . 2．电压损失 输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值． ΔU ＝U －U ′＝IR. 3．功率损失 远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率 (1)ΔP ＝I 2R (2)ΔP ＝I ΔU (3)ΔP ＝ΔU 2R
动态电路的分析与计算
1 .如图所示的电路中，电源电压不变?闭合电键S ,当滑动变阻器的滑片P 向右移动时， 变小的是（ ） A. 电压表V 示数 B. 电压表V 示数与电流表A i 示数的乘积 C. 电流表A i 示数 D. 电压表V 示数与电流表A 示数的乘积 2.如图所示的四个电路中，电源及各灯泡规格均相同?当开关闭合时，电流表读数最大 开关S 2闭合，开关S i 断开 5 .在如图所示的电路中，电源电压不变，R 2=10 0.2A .两开关都闭合时，电流表的示数为0.5A ， 6 .如图甲所示电路，闭合开关S 后，两相同电压表的指针偏转都如图乙所示，（ ） A. 电压表V i 的读数为i.5V B. 电压表V 2的读数为7.5V C . L i 和L 2两灯的电阻之比为i : 5 D . L i 和L 2两灯的电压之比为i : 4 的是（ A. 只有甲 B. 只有乙 C. 甲和丙 D. 甲和丁 L i 、 L 2均正常发光.则（ ) B . C . D. 甲是电流表， 甲是电压表， 乙是电流表， 乙是电压表， 丙是电压表 丙是电流表 丙是电压表 丙是电流表 4 .如图所示的电路，电源两端的电压一定，开关S i 闭合，如果要使电压表的示数减小， 电流表的示数增大，则下列操作中可行的是（ A . B . C . 滑动变阻器的滑片P 向上移 滑动变阻器的滑片P 向下移 开关S 2闭合，滑动变阻器的滑片P 向下移 D. Q . S i 闭合、S 2断开时，电流表的示数为 则电阻R i = Q . 乙A . 3 .如图所示的电路中，甲、乙、丙是连接在电路中的三只电学仪表.闭合开关S 后，灯
电路分析-一、直流电路(讨论题)
强化班、工研班 一、直流电路（讨论题） 1．用多种方法（两种以上）求解，从中体会方法的优劣。 （1）图1-1电路，N A 与N B 均为含源线性电阻网络，求3Ω电阻的端电压U 。 （2）图1-2电路，U s 为直流电压源，（a ）欲使I I 10 1 0= ，则R x 应取何值？（29Ω） 图1-1 图1-2 （b ）图1-2电路常称为桥式电路，欲使00=I ，则R 1、 R 2、R 3、R 4应如何配置？找出某种关系。 2．图2-1所示电路， （1）求3Ω电阻消耗的功率； （2）两电源向电路提供的总功率。 （3）由计算讨论下列问题： a ．两电源向电路提供的总功率是否等于3Ω电阻消耗的功率，为什么？ b ．能否用叠加定理直接计算功率？ 图2-1 c ．若在图2-1电路中取消受控源代之以短路线得图2-2，重求（1）、（2）。能否用叠加定理求功率呢？ d ．对图2-2电路，用叠加定理与用其他方法计算出的两电源 发出的总功率进行比较，并对结果作进一步阐述。 e ．由上述讨论能得到哪些结论。 3. 根据图示（a ）（b ）电路中数据，求图（c ）中电路电压U 。(5/3V) 图 2-2 4．图示电路，N 的输出电阻050R =Ω，100R =Ω，已知当0S I =时， 1.5mA I =；当 1.2mA S I =时， 1.4mA I =。（1）当15mA S I =时，求电流I ；（2）当15mA S I =时，且R 改为200Ω时，求电流I 。(3.7mA, 2.22mA) N 10V +- Ω 25V +- 1A N 10V +-Ω 21V + - 1Ω N 10V +- Ω 21Ω1A U +- a （） b （） c （） 线性含源电阻网络 N S R R I
高中物理【变压器 远距离输电】典型题(带解析)
高中物理 【变压器 远距离输电】典型题 1．如图所示，半径为L ＝1 m 的金属圆环，其半径Oa 是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，圆环处于垂直于环面、磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中．从圆心O 引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n 1∶n 2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为 ( ) A ．40 V B ．20 V C ．80 V D ．0 解析：选D ．由于Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D 正确． 2.在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶1，原线圈接u 1＝2202sin 100πt (V)的交变电流，电阻R ＝10 Ω，电流表、电压表均为理想电表，则( ) A ．电压表的读数为10 2 V B ．电流表的读数为22 A C ．电阻R 消耗的功率为10 2 W D ．变压器的输入功率为10 W 解析：选D ．输入电压的有效值为U 1＝E m 2 ＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝10 V ，故选项A 错误；电流表的示数为I 2＝U 2R ＝1 A ，故选项B 错误；电阻消耗的功率为P 2＝U 2I 2＝10 W ，故选项C 错误；理想变压器的输入电功率等于副线圈回路负载消耗功率，故选项D 正确． 3.如图所示，理想变压器原、副线圈中分别接有电阻R 1、R 2，R 1＝R 2＝10 Ω，原、副
电路的分析与计算
电路的分析与计算 主要内容： 1、电路结构与状态分析 2、电路中的能量分析 3、含电容电路的分析与计算 4、电路动态分析 一、电路结构与状态分析 1、电路结构的分析 在处理电路问题中，首先要能够认识电路的结构，画出清晰的等效电路图。在实际操作中，一般可采用下述方法画等效电路图。 A、利用“回路法”画等效电路图 具体做法： 在部分电路中假设电流的起点，根据电流经过各元件的先后情况确定串、并联关系。 原则： 电流要由高电势流向低电势，每流过一个阻值为R的电阻，电势就降低一个IR。 例如： 如下图在初中我们常见的一个电路就可以采用这种方法来分析。 假设a点接电源正极，b点接电源负极，则电流的流向为: ①a→R1→c→E→b ②a→F→d→R2→c→E→b ③a→F→d→R3→b 可见电流从电源正极出发，分别经3个电阻又回到电源负极，所以三个电阻为并联关系。 如图：
B、利用“等势法”做等效电路图 对于一段电路，根据U=IR可知： ①若I≠0，R=0，则U=0，即：等势（如，理想导线） ②若I=0，R≠0，则U=0，即：等势（如，断路支路） 所以，无电阻的导线或无电流的电阻上，各个点的电势相等。 画等效电路图时，可将它们缩为一点，也可以将其变成任意形状的导线。下面我们再利用“等势法”来重新画上面电路的等效电路。 由图可知： a-F-c为一根导线各点电势相同，所以可减化为一点a'，与a'连接的电阻我们可以画符号“√”。 d-E-b为一根导线，各点电势相同，也可以减化为一点b'，与b'连接的电阻我们画符号“×”，可见三个电阻均连接在a'b'间，（由符号“√”、“×”可看出），为并联关系。 如图： C、电学元件或仪表在电路中的等效 ①理想电压表： 内阻为无穷大，所以其所在支路为断路。与电压表串联的电阻由于没有电流流过，所以电阻两端没有电势的降落，即等势，可视为一根导线。 ②理想电流表： 内阻为0，所以其可视为一根导线。与电流表直接并联的电阻，由于电流走捷径，都通过电流表，没有电流流过电阻，电阻被短路。
直流电路动态分析(1)
实用文档 1 直流电路动态分析 根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中由于某一电阻的变化而引起的整个电路中各部分电学量（如I 、U 、R 总、P 等）的变化情况，常见方法如下： 一．程序法。 基本思路是“局部→整体→局部”。即从阻值变化的的入手，由串并联规律判知R 总的变化情况再由欧姆定律判知I 总和U 端的变化情况最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况其一般思路为： （1）确定电路的外电阻R 外总如何变化； ① 当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小） ② 若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小。 ③ 如图所示分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与电器并联（以下简称并联段），另一段与并联部分相路障（以下简称串联段）；设滑动变阻器的总电阻为R ，灯泡的电阻为R 灯，与灯泡并联的那一段电阻为R 并-，则会压器的总电阻为： 21 1 并 灯并灯 并灯并并总R R R R R R R R R R R +- =++ -=
实用文档 2 由上式可以看出，当R 并减小时，R 总增大；当R 并增大时，R 总减小。由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况，R 总变化与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化相同。 ④在图2中所示并联电路中，滑动变阻器可以看作由两段电阻构成，其中一段与R 1串联（简称R 上），另一段与R 2串联（简称R 下），则并联总电阻 ()() R R R R R R R R 总 上 下 = ++++1 2 12 由上式可以看出，当并联的两支路电阻相等时，总电阻最大；当并联的两支路电阻相差越大时，总电阻越小。 （2）根据闭合电路欧姆定律r R E I += 外总总确定电路的总电流如何变化； （3）由U 内=I 总r 确定电源内电压如何变化； （4）由U 外=E －U 内(或U 外=E-Ir)确定电源的外电压如何（路端电压如何 变化）??? ????????? ? ?==↓↑→↑→↓→=∞→↑↓→↓→↑→-=00U R U Ir I R E U R U Ir I R Ir E U 短路当断路当外 ； （5）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两的电压如何变化； （6）确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化（可利用节点电流关系）。 ? ?? ? ↑ ↓ ↓ ↑↑ ↓ ↑↓ 端总总局U I R R I 分 U 分
变压器和远距离输电--专题复习
第2讲 变压器 电能的输送 1.如图所示，理想变压器有两个副线圈，L 1、L 2是两盏规格为“8 V ,10 W”的灯泡，L 3、L 4是两盏规格为“6 V ,12 W”的灯泡，当变压器的输入电压为U 1＝220 V 时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝数n 1＝1100匝，求： (1)副线圈的匝数n 2、n 3? (2)电流表的读数？ 2. (多选)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r 的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R 的负载，变压器原、副线圈匝数的比值为 r ∶R 。如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是( AB ) A ．交流电源的效率为50% B ．电流表的读数为 E m 22Rr C ．负载上消耗的热功率为E 2m 4r D ．该交流电源电动势的瞬时值表达式为e ＝ E m sin100πt V 考点2 理想变压器的动态分析
常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 1．匝数比不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，根据 U 1U 2＝n 1 n 2 ，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2 决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化。 (3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化。 2．负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，n 1 n 2发生变化，U 2变化。 (2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化。 (3)根据P 2＝U 22 R 和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化。 3．分析动态问题的步骤 3.有一种调压变压器的构造如图所示。线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，C 、D 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压。图中为交流电流表， 为交流电压表， R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，C 、D 两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压 器，则下列说法正确的是 ( A ) A ．当R 3不变，滑动触头P 顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小 B ．当R 3不变，滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小 C ．当P 不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小 D ．当P 不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流 表的读数变大，电压表的读数变大 4.[2017·湖南长沙模拟](多选)如图，一理想变 压器
加减运算电路的设计及分析
实验2《电子技术》课程设计任务书 设计工作计划 本设计时间为2天，具体安排如下： 熟悉课设目标，查阅相关资料，对相关理论进行剖析：天 设计电路图，计算相关参数，根据电路图进行仿真与测量：1天 撰写报告：天
1. 实验原理 通常在分析运算电路时均设集成运方位理想运放，因而其输入端的净输入电压和净输入电流均为0，即具有“虚短路”和“虚断路”两个特点，这是分析运算电路输出电压和输入电压关系的基本出发点。 从对比例运算电路的分析可知，输出电压与同相输入信号电压极性相同，与反相输入端电压极性相反，因而如果多个信号同时作用于两个输入端，那么必然可以实现加减运算电路。 第一级电路实现加减运算，第二级电路通过运用反响比例运算电路来放大第一级的输出信号。 图（a ） 根据虚断iN=iP=0 （1） 虚短UN=UP （2） iN=（U1-UN ）/R1+（U2-UN ）/R2-（Uo1/Rf1-UN ） （3） iP=（U3-UP ）/R3 （4） 根据式（1）（2）（3）（4）可知，当满足R1//R2//Rf=R3时 Uo1=Rf1（U3/R3-U2/R2-U1/R1） OPAMP_3T_VIRTUAL Rf1100kΩ 图（b ）这是一个电压串联负反馈电路 根据电路分析可得U02=-Uo1*Rf2/R5 将两级电路连到一起，可得
U1 OPAMP_3T_VIRTUAL U2 OPAMP_3T_VIRTUAL R1 50kΩ R2 50kΩ R3 40kΩ Rf1 100kΩ R5 40kΩ R6 20kΩ Rf2 40kΩ R4 40kΩ 代入各具体数值可得Uo2=（2Uo1+） 2.用软件的仿真结果 U1 OPAMP_3T_VIRTUAL U2 OPAMP_3T_VIRTUAL R1 50kΩ R2 50kΩ R3 20kΩ Rf1 100kΩ R5 40kΩ R6 20kΩ Rf2 40kΩ XSC1 A B C D G T XFG1 XFG2 XFG3 实验结论 当U1=，U2=，U3=时，Uo2=，与仿真实验结果一样。
【新课标】物理高考专题复习直流电路的分析与计算
专题六电路与电磁感应 【备考策略】 根据近三年高考命题特点和命题规律，复习专题时，要注意以下几个方面： 1.直流电路的动态分析、故障分析、含容电路的分析、电功率的计算是复习本专题的重点， 在近几年的高考中时常出现，因此要充分掌握该类问题的分析思路。 2.整合电磁感应基本知识，掌握楞次定律和右手定律的应用，加强电磁感应知识和电路、 动力学、能量转化问题的综合分析，深刻理解知识的内涵。 3.电磁感应电路问题、动力学问题、能量转化问题、图像问题都是高考的热点，备考中不 容忽视，要掌握解答这类问题的思路方法、解题步骤、提高自己的综合解题能力 4.正弦交流电的产生、变化规律、图像、有效值、周期等问题，变压器及高压输电问题也 是新课标地区的高考热点，备考复习中要将知识归纳、整合，凡涉及该部分知识的高考题，一般难度较小，是学生的得分点，要多加关注。 【考纲点击】 【网络互联】
第1讲直流电路的分析与计算 【核心要点突破】 知识链接 一、电阻 1、定义式：I U R
2、决定式：R=S L ρ （电阻定律） 二、欧姆定律 1.部分电路欧姆定律：R U I = 2. 闭合电路的欧姆定律： I =r R E +或内外U U E += 三、电功、电功率、电热 1.电功 ：W=Uq=Uit 2.电功率：P=W/t=UI 3.电热：Q=I 2Rt （焦耳定律） 深化整合 一、 动态电路的分析方法： 1、程序法： 闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。 （1）对于电路的动态变化问题，按局部→全局→局部的逻辑思维进行分析推理．一般步骤： ①确定电路的外电阻，外电阻外R 如何变化； ②根据闭合电路欧姆定律 r R E I += 外总总，确定电路的总电流如何变化； ③由 r I U 内内=，确定电源的内电压如何变化； ④由内 外U E U -=，确定电源的外电压（路端电压）如何变化； ⑤由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化； ⑥确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化
第二章 直流电阻电路的分析与计算 (1)
1．试列出求解网孔电流I 1、I 2、I 3所需的网孔方程式（只列方程，无需求解）。 Ω 100 解： ?????--=-+=-+=--+++60 120100)10010060200)400200120100200)200300100100(1312321I I I I I I I （（ 2. 图示电路，试用网孔法求U 3。 解： 2 34343232111 440 4620 2631m m m m m m m m m m i u i i i i i i i i A i =-=+-=-+-=-+-= 3.用网孔法求图中的电压U 。 解：网孔电流如图所示。 1I 2 I +_1U
2 121 21 121 242I U I I U I U I ==-=-= 4.试用网孔法求如图所示电路中的电压U 。（只列方程，不求解） 解： 123 2010840I I I --=- 1231024420I I I -+-=- 123842020I I I --== 38I = 5．列出求解图示电路结点1、2、3的电压所需的结点电压方程式（只列方程，无需求解）。 解： U + —
?????????--=-+=-+=S S S S I R U U R U R R I U R U R R U U 411134112232211)111)11（（ 6．试用结点电压法求如图所示电路中的电流I 。（只列方程，无需求解） 3 解：结点电压方程如下： 82408121)8 1812142081101)814110124021101)211011013 213312321U I U U U U U U U U U =?????????-=--++=--++=--++又有（（（ 7．试列出为求解图示电路中U 1、U 2、U 3所需的结点电压方程式（只列方程，无需求解）。 3 解： ?????????=--++-=--+=03121)1 13121731)311172133121U U U U U U V U （（ 8．用结点法求图示电路中的电流I 。
高中物理专题：变压器及远距离输电
高中物理专题：变压器及远距离输电 一、 教法建议 本单元双基学习目标 物理知识方面 1． 了解变压器的构造及工作原理。 2． 掌握变压器的电压、电流与匝数的关系式及功率关系。 3． 了解远距离输电原理。 能力培养方面 通过远距离输电原理分析,培养学生分析问题解决实际问题的能力。 指点迷津 本单元重点内容点拨 本单元介绍了理想变压器构造及工作原理,电压比、电流比与匝数的关系,远距离输电原理。要掌握电压与匝数成正比 2 1 21n n U U =恒成立,电流与匝数成反比即1 2 21n n I I =只对一个副线圈成立,对多个副线圈不成立,代之由输出功率等于输入功率求得++=332111n I n I n I ……。远距离输电要解决是如何减少输电损耗,可采用两种途径：一是减小电阻,即增大截面积,此方法减少损耗是有限的,且多用金属材料；二是采用高压输电,因为功率定时,U 越大,I 越小,据P 损=I 2R 可知线路损耗越小。要会画出远距离输电线路图,对变压器及远距离输电要紧紧抓住能传递和守恒这一基本关系。 二、 学海导航 学法指要 本节理论、原理明晰 （一） 变压器 1． 理想变压器构造及工作原理 ① 理想变压器 忽略漏磁,忽略原、副线圈内阻,忽略能量损失的变压器。 ② 基本构造 铁芯和原、副线圈线成。 ③ 工作原理 依靠交变电流产生的变化磁通,把原、副线圈紧密联系实现电能
的传递,即)()(221i U i U i →→φ 具体说：原线圈通入交流电,线圈中产生交变磁通量,此交变磁通量通过副线圈,穿过副线圈磁通量发生变化,副线圈产生感应电动势。 ④ 作用 改变交变电流的电压（电流） 2． 理想变压器的基本关系式 ① 功率关系 由理想变压器概念知P 入=P 出。 ② 电压关系 2 1 21n n U U =。 图5-31 推导：如图5-31所示原线圈（n 1）加上交变电压U 1,原线圈产生感应电动势ε 1穿过副线圈（n 2）磁通量发生变化产生电动势ε2。 由法接第第四磁感应定律：对原线圈有 t n ??=φε11 对副线圈有 t n ??=2 2 2φε 由理想变压器概念知：11U =ε 22U =ε 21φφ?=? 综合有： 2 1 21n n U U = 此关系对多个副线圈多个亦成立。 ③电流关系： a.副线圈只有一个： 2121n n I I =,由P 入=P 出知,2211U I U I =即1 21221n n U U I I == b.副线圈有多个：332211n I n I n I +=+……
远距离输电计算
3.3 电能的开发与利用 一、单选题 二、多选题 三、实验题 四、计算题 1.发电机输出功率为40 kW，输出电压400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，到达用户后再用变压器降为220 V，求： (1)输电线上损失的电功率是多少？ (2)降压变压器的变压比是多少？ 2.有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？(g取10 N/kg) 3.某小水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？ 4.一小型水电站，其交流发电机的输出功率为 1 000 kW，输出电压为 1 000 V，在输电过程中，要求输电线能量损耗不大于4%，已知输电线电阻为16 Ω，用户降压变压器的输出电压为240 V，求输电线路中，升压变压器与降压变压器的变压比各多大？(升、降压变压器均为理想变压器) 5.如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电．发电站通过升压器、输电线和降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1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，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)降压器原、副线圈的匝数比为多少？ 6.输送4.0×106W的电能，若发电机输出电压为2 000 V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功率为5.0×105W．求： (1)应选用匝数比为多少的升压变压器； (2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大(已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8Ω·m)． 7.某交流发电机输出功率为5×105W，输出电压为U＝1.0×103V，假如输电线的总电阻R＝10 Ω，在
直流电路与交流电路的分析与计算-Word版含解析
直流电路与交流电路的分析与计算 1．(2013·山东省名校联考)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律．有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a 、b 、c ，且a ＞b ＞c .电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是( ) 解析 根据电阻定律，电阻阻值最小的应该是截面积最大，长度最短，选项A 正确． 答案 A 2．(2013·河南省商丘市二模)图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分．下列说法错误的是( ) A ．图甲、图乙均表示交流电 B ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin100πt V C ．图乙所示电压的有效值为20 V D ．图乙所示电压的有效值为10 V 解析 根据交变电流定义，图甲、图乙均表示交流电，图甲所示电压的瞬时值表达式为 u ＝20sin100πt V ，选项A 、B 正确．由有效值定义， 2 2 R ×0.02＝0.04×U 2 R ，解得图 乙所示电压的有效值为10 V ，选项D 正确，C 错误． 答案 C 3．(2013·上海市六校联考)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻R 随温度
t变化的图线如图甲所示．如图乙所示电路中，热敏电阻R t与其他电阻构成的闭合电路中，当R t所在处温度升高时，两电表读数的变化情况是( ) A．A变大，V变大B．A变大，V变小 C．A变小，V变大D．A变小，V变小 解析当R t所在处温度升高时，热敏电阻R t阻值减小，电流表读数减小，电源输出电流增大，电压表读数减小，选项D正确． 答案 D 4. (2013·上海市七校调研联考)如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变)，R1和R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值的大小随照射光强度的增强而减小．闭合开关S后，将照射光强度增强，则( ) A．R1两端的电压将增大B．R2两端的电压将增大 C．灯泡L将变暗D．电路的路端电压将增大 解析闭合开关S后，将照射光强度增强，光敏电阻R3的阻值减小，灯泡L将变亮，R2两端的电压将减小，R1两端的电压将增大，电路的路端电压将减小，选项A正确．答案 A 5.
超高压远距离输电线无功补偿容量的实用计算
(1.重庆大学电气工程学院，重庆400044； 2. 重庆大学高电压及电工新技术教育部重点实验室，重庆400044) 摘要：对超高压远距离输电线的运行分析，提出无功补偿容量的工程实用计算方法，为超高压远距离输电线无功补偿容量的确定提供理论依据。按该计算方法确定无功补偿容量，大大节省了无功补偿装置的配置容量，节约了投资，并使得无功补偿装置得到有效地利用。 关键词：远距离输电线；无功规划；补偿容量；实用计算 The practicality calculation of compensating capacity for extra high voltage and long distance transmission line YU Qiuxia1, LIAO Changchu1,2 (1. College of Electrical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044,China; 2. Key Laboratory of High Voltage Engineering and Electrical New Technology, Ministry of Education, Chongqing University ,Chongqing 400044,China) Abstract:This paper analyses the operation characteristic of extra high voltage and long distance transmission line, introduces the practicality calculation of reactive power compensating capacity, and provides the academic gist for choosing the compensating capacity for extra high voltage and long distance transmission line. Choosing the reactive power compensating capacity with this calculation method will take full advantage of the reactive power compensating device and reduce cost. Keywords:long distance transmission line;reactive power planning;compensating capacity;practicality calculation 0引言 在电力市场环境下，随着区域电网的互联，电网规划对缓解电力供需矛盾，防止电力瓶颈和输电阻塞，保证电网安全稳定运行，都有至关重要的作用。电力系统规划包括电源规划和电网规划，但由于它们各自的复杂性，常常把两者独立进行规划。长期以来，电网规划的常规方法是［1］首先依据经验，通过定性分析做出负荷预测，然后根据确定出的负荷数据，人为选定几种可行的网络扩建方案，最后对几个方案进行技术经济分析，从中找出一个最佳方案。这种方法的优点是直观，并可以同规划人员的宝贵经验相结合，缺点是预测精度和方法质量受人的经验限制。 电网规划包括三方面的内容：负荷预测、网架规划和无功规划。负荷预测是电网规划的首要任务，完成对未来负荷需求的预测，其准确度直接关系到规划方案的质量。完成负荷预测后便可以进行网架规划，根据投资及运行费用最小的原则，确定电网扩建的类型、时间和地点，保证可靠地将负荷由发电中心送到负荷中心，并满足环保要求。网架规划完成后，就基本实现了有功负荷传输的要求，无功负荷的传送与补偿由无功规划来完成。无功规划的目的是确定电网中无功补偿设备的类型、容量和安装地点，以确保电网正常及故障运行方式下的电压质量及稳定性，并使规划期内投资及运行费用总和最小。 由此可见，网架规划和无功规划都是复杂的优化问题，随着计算机技术和智能优化技术的发展，目前这些工作都可以通过计算机完成，提高了电网规划的质量和决策水平。随着电力电子技术的发展，对超高压远距离输电线进行灵活的无