20162017学年高中物理第4章远距离输电第1节三相交变电流教师用书鲁科版选修32

第1节三相交变电流

学习目标知识脉络

1.了解三相交流发电机的构造.

2.了解三相交变电流的产生及特点.

3.知道三相交变电源与负载的连接

方式，线电压与相电压的关系．(重

点、难点)

4.了解三相交变电流在生产、生活中

的广泛应用

三相交变电流

[先填空]

1．三相交流发电机

(1)发电机组成、分类

概念同时产生出三相独立的交变电流的发电机

组成电枢线圈和磁极

分类旋转磁极式旋转电枢式输出功率大输出功率小

(2)

三个绕组具有相同的匝数、绕向，互成120°角．

2．三相交变电流的产生

(1)旋转磁极式发电机

图4-1-1

(2)三相交流电的产生原理

旋转磁极式发电机的三个线圈按如图4-1-1所示的方式排列，当此转子在磁场中转动时，三个线圈都会产生感应电动势，且感应电动势的最大值、周期和频率都相同．由于三个

线圈平面在空间互成120°角，所以它们到达峰值(或零值)的时刻不同，将依次落后三分之一个周期．

(3)图象

图4-1-2

3．电源与负载的连接方式

(1)常用的两种连接方式：三相四线制星形接法、三相三线制星形接法．

(2)线电压和相电压

①线电压：火线与火线之间的电压，一般为380 V.

②相电压：火线与中线之间的电压，一般为220 V.

③两者关系：在星形接法中U线＝3U相．

[再判断]

1．三相交流发电机的三个线圈的每一个线圈都可以单独向外供电．(√)

2．三相交流发电机的三个线圈产生的电动势不同时达到最大值．(√)

3．三相交流发电机线圈采用星形接法时，负载也必须采用星形连接．(×)

[后思考]

你知道你们家乡的照明电压是多少吗？它是什么电压？

【提示】生活中的照明电压是220 V，它是相电压．

[合作探讨]

在日常生活中，我们能看到电视机、洗衣机等用电器的电源插头有三只引脚，而录音机、影碟机等用电器的电源插头只有两只引脚．

探讨1：这些用电器用的是三相交变电流还是单相交变电流？

【提示】三相电广泛用于工业生产，居民用电在多数情况下都是单相的．与此相应，三相插头和插座多用于工业，而单相插头和插座则多用于一般家庭、学校和事业单位．但为安全起见，一般家用或办公用电器的外壳上都接地线，以保证万一发生漏电时，不会导致接触电器的人体遭受电击．这样的电器，其电源插头都做成三只引脚，如电冰箱、洗衣机、电熨斗等．其中一个较粗或较长的引脚是专门用于接地的，而另外两只脚则用于和单相电源的火线与零线接通．因此，与之配套的插座也一律是三孔的．

探讨2：三相的“相”是什么意思？

【提示】 相，就是电源组；三相，就是3个电源组． 探讨3：三相交流发电机和单相发电机有何相同点和不同点？

【提示】 单相发电机只有一组线圈，只产生一相交变电动势．三相交流发电机有三组互成120°的线圈，产生三相独立的交变电流，每组线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同，都是靠线圈和磁场发生相对运动，利用电磁感应现象产生交变电流．

[核心点击]

1．三相交变电流的产生

三相交流发电机内装有三个完全相同的线圈，三个线圈平面互成120°角放置在同一磁场中．以旋转磁极式发电机为例，当转子磁场匀速转动时，等效于定子线圈做切割磁感线运动，由于定子的三个线圈相同，三个线圈平面在空间互成120°角．故能产生三相交变电流．

2．三相电流的异同 (1)相同点：

①同为正弦式交流电，E 最大＝2E 有效． ②具有相同的周期． ③具有相同的峰值和有效值． ④相邻两相间有相同的相位差．

(2)不同点：它们达到最大值(或零值)的时刻不同，依次落后1

3个周期．

3．瞬时值表达式

三个绕组(AX 、BY 、CZ )中产生的感应电动势可用函数分别表示为e A ＝E m sin ωt ，e B ＝

E m sin(ωt －

2π3)，e C ＝E m sin(ωt －4π3

)． 4．图象描述

图4-1-3

5．电源与负载的几种连接方式及特点 负载特点 三相负载对称 三相负载不对称 有无中线

中线中无电流，可以去掉

中线中有电流，必须

保留中线 连接方式 三相三线制星形

接法

三相三线制三角形接法

三相四线制星形接法

线相关系

U线＝3U相

I线＝I相

U线＝U相

I线＝3I相

U线＝3U相

I线＝I相

1．下列关于三相交变电流的产生原理的说法中正确的是( )

A．发电机中3个绕组具有相同的匝数和绕向，互成60°

B．在转动过程中，每个绕组产生的感应电动势的最大值和周期都相同

C．在转动过程中，某时刻每个绕组产生的感应电动势的瞬时值相同

D．在转动过程中，每个绕组独立产生的感应电动势的瞬时值、最大值、周期都不相同【解析】三个绕组匝数相同，绕向相同，互成120°，所以每个绕组产生的电动势最大值相同，周期频率相同，但瞬时值不同，到达最大值的时间依次落后T/3，B对，A、C、D 错．

【答案】 B

2．下列关于三相交流发电机的说法中，正确的是( )

A．三个线圈都不可以单独向外供电

B．三个线圈发出交流电的有效值的时间依次相差T/3

C．三个线圈发出交流电的瞬时值的时间依次相差T/3

D．三个线圈发出交流电的最大值的时间依次相差T/3

【解析】产生三相交变电流的三个线圈是相互独立的，每一个都相当于一个独立的电源可以单独供电，只是它们到达最大值的时间依次相差三分之一周期，故A错，D正确；三个线圈发出交流电的有效值任何时刻都相同，B错；由三相交变电动势的图象(如图)可知：选项C错误．

【答案】 D

3.在三相交流电源上按星形接法连接相同的负载1、2、3，如图4-1-4所示，NN′是中性线．已知负载1上的电压为220 V，电流为15 A．现以I表示中性线上的电流，U表示P、Q两点间的电压，则( )

图4-1-4

A．I＝15 A，U＝440 V

B．I＝45 A，U＝380 V

C．I＝0，U＝440 V

D．I＝0，U＝380 V

【解析】负载使用的星形接法，相电压与线电压的关系是U线＝3U相，因为相电压为220 V，所以线电压为380 V，P、Q间的电压为线电压；由于三相负载对称，所以中性线上电流为0.

【答案】 D

区分星形接法与三角形接法的方法

区分星形接法还是三角形接法的关键是看每相负载两端分别与什么线连接，若三相负载连接于一点，负载的另一端分别与三根相线相连，则属于星形连接，若三相负载每相两端都分别连接两根相线，则属于三角形接法．

学业分层测评(十)

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．(多选)下列关于三相交流发电机的说法正确的是( )

A．三相交流发电机与单相交流发电机一样，主要组成部分是电枢线圈和磁极

B．三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类

C．三相交流发电机发出三相交变电流，但只能使用其中一相交变电流

D．三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机，分别单独向外传送三组单相交变电流

【解析】由三相交流发电机的原理和分类可知选项A、B正确，三相交流发电机能同时产生三相独立的交变电流，每一相交变电流均可单独使用，选项C错误，D正确．【答案】ABD

2．(多选)电源插座有两孔插座和三孔插座，空调机、冰箱、微波炉等家用电器用三孔插座，录音机、电视机等电器用两孔插座，则以下说法正确的是( )

A．两孔插座的电压是相电压

B ．三孔插座上任意两个插孔间的供电电压均为380 V

C ．不管是两孔插座还是三孔插座，供电电压均为220 V

D ．以上都不对

【解析】 两种插座的供电压均为相电压且U 相＝220 V ，三孔插座只不过有一个地线插孔，并不与供电电路相接，目的是为了保护人身安全，故选项A 、C 正确．

【答案】 AC

3．关于三相交流电源的负载的连接方式，下列说法不正确的是( ) A ．负载采用何种连接方式取决于负载的额定电压 B ．发电机采用星形连接，负载就必须采用星形连接 C ．三相对称负载可以接成三角形，也可以接成星形 D ．三相四线制和三相三线制的星形接法中U 相＝

U 线

3

＝220 V

【解析】 负载采用何种接法应取决于负载的额定电压，A 对．三相对称负载可以按星形或三角形连接，C 对．星形接法中U 线＝3U 相，D 对．发电机采用星形接法时，负载有星形、三角形两种接法，B 错．

【答案】 B

4．(多选)(2013·济南检测)三相交流发电机的三个线圈中A 相的电压为U ＝311sin(100πt ) V ，那么( )

A ．三个线圈产生的交变电流的频率都为50 Hz

B ．在t ＝0时，其他两个线圈的输出电压也为零

C ．若按星形接法，任意两端线间电压的最大值为380 V

D ．若按三角形接法，任意两端线间的电压为220 V

【解析】 三相交流发电机每个线圈的频率、电压有效值(或最大值)均相同，但由于在步调上不一致，所以某一时刻电压的瞬时值不同．当三个线圈按星形接法时，线电压U 线＝3

U 相＝3×

311

2

V ≈380 V ，其最大值U 线m ＝2U 线≈539 V ；当三个线圈按三角形接法时，U 线＝U 相＝311

2

V ＝220 V.

【答案】 AD

5．(多选)三相电源的连接如图4-1-5所示，电路中的三个交流电压表的示数U 1、U 2、

U 3间的关系是( )

图4-1-5

A．U1∶U2＝1∶ 2

B．U1∶U3＝1∶1C．U2∶U3＝1∶1

D．U2∶U3＝3∶1

【解析】该接法是星形接法，采用三相四线制对外供电，三只交流电压表，其中V1、V3测量的是相电压，V2测量的是线电压，选项B、D正确．

【答案】BD

6．(多选)如图4-1-6为三相四线制供电线路，L1、L2和L3是完全相同的三盏灯，都正常发光，那么( )

【导学号：】

图4-1-6

A．若OO′断路，则三灯熄灭

B．若OO′断路，三灯仍正常发光

C．若OO′和AA′同时断路，则L2、L3将变暗

D．若OO′断路、灯L1短路，则L2、L3将烧坏

【解析】由于三相负载相同，因此即使OO′断路，三灯也能正常发光，A错，B对；对于选项C，加在L2、L3上的电压均为190 V，因此灯将变暗，C对；对于选项D，加在L2、L3上的电压均为380 V，因此灯将烧坏，D对．

【答案】BCD

7．(多选)(2014·延安高二检测)一台相电压为220 V的交流发电机，向L、M、N三处用户供应照明用电，用户电灯的额定功率都相同，额定电压都是220 V，线路如图4-1-7所示，则( )

图4-1-7

A．三处用户的电路连接都是正确的

B．用户M的电路连接是错误的

C．用户M两端的电压高于L和N两端的电压

D．在这个电路中相电压与线电压是一样大的

【解析】在三相三线制三角形接法中，相电压与线电压相等，都是220 V．因此，三处用户的电路连接都是正确的．A、D正确．

【答案】AD

8.如图4-1-8所示，将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中线断开，则( )

【导学号：】

图4-1-8

A．三相负载仍能正常工作

B．三相负载中的电流均为零

C．有的负载端电压过高，有的负载端电压过低

D．两相负载正常工作，另一相负载不能正常工作

【解析】将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中线断开，每相的相电压均为220 V，有电流，而且在这种情形下，中线无电流可以省去，故选项应为A.

【答案】 A

[能力提升]

9.图4-1-9中A、B、C是三相交流电源的三根相线，O是中性线，电源的相电压为220 V，L1、L2、L3是三个“220 V 60 W”的灯泡．开关S1断开，S2、S3闭合．由于某种原因，电源的中性线在图中O处断了，那么L2和L3两灯泡将( )

图4-1-9

A ．立刻熄灭

B ．变得比原来亮一些

C ．变得比原来暗一些

D ．保持亮度不变

【解析】 由题图分析可知，实际照明电路是按星形接法连接的，每根相线与中性线间的电压为220 V ，满足灯泡的额定电压，灯泡均正常发光．当中性线在O 处断了，且S 1断开时，灯泡L 2和L 3串联于BC 两相线之间，串联两灯泡的总电压为线电压380 V ，由于相同灯泡的串联分压作用，各灯泡两端的实际电压均为190 V ，低于灯泡的额定电压，所以灯泡L 2和L 3变得比原来暗些，选项C 正确．

【答案】 C

10．(2014·昌江质检)如图4-1-10所示，相线A 、B 、C 和中性线N 接在三相交流电源上，A 相的线电压u ＝3802sin(100πt ) V ，则( )

图4-1-10

A ．相线的电势总是高于中性线的电势

B ．电流表的示数为2202

R

sin(100πt ) A

C ．B 、N 两端电压有效值为380 V

D ．通过R 的电流方向每秒钟改变100次

【解析】 在三相交流电路中，相线与中性线间的电势差按正弦规律变化，所以相线电势并非总是高于中性线，A 错误；电流表示数代表的是有效值而不是瞬时值，B 错误；B 、N 两端的电压即为相电压，由线电压的最大值为380 2 V ，有效值为380 V ，可知相电压应为

220 V ，C 错误；因为交流电频率f ＝ω2π＝100π2π

Hz ＝50 Hz ，可见电流方向每秒改变100

次，D 正确．

【答案】 D

11．如图4-1-11是三相四线制的供电线路，O 为中性线，相电压为220 V ，两灯泡L 1

和L 2按图示接入电路．

图4-1-11

(1)若L 1和L 2的规格都是“220 V 60 W ”，则它们是否正常发光？如果因某种原因在中性线的O ′处断路，求各灯两端的电压和通过的电流．

(2)若L 1和L 2的规格分别是“220 V 60 W ”和“220 V 15 W ”，则又怎样？

【导学号：】

【解析】 (1)在三相四线制供电线路中，相电压是指相线与中性线之间的电压，线电压是指两根相线之间的电压，U 线＝3U 相＝3×220 V ＝380 V ．两灯都是接在相线和中性线之间，所加的电压跟额定电压相同，所以都能正常发光．中性线在O ′处断路后，L 1和L 2串联后接入A 、B 两条相线之间，总电压为380 V ．由于两灯泡规格相同，所以加在每个灯

泡两端的电压都是190 V ，通过的电流都是：I ＝U R ＝190/? ??

??2202

60 A ≈ A. (2)中性线没有断路时，两灯加的电压都等于额定电压，两灯仍正常发光，中性线在O ′处断路后，由于两灯电阻之比R 1∶R 2＝1∶4，所以两灯两端的电压分别为U 1＝1

5

U 线＝76 V ，

U 2＝4

5

U 线＝304 V ，由于L 2两端的电压超出了它的额定电压，所以L 2将被烧断灯丝，其结果

是L 2被损坏，L 1因L 2的断路而不能发光．可见，在三相四线制的供电线路中，在中性线上是不能安装保险丝的．

【答案】 见解析．

12．如图4-1-12所示，三相四线制供电电路中，电源电压为220 V ．三相负载都是纯电阻，R A ＝R B ＝10 Ω，R C ＝20 Ω，问：

【导学号：】

图4-1-12

(1)中性线能否省去？

(2)若中性线OO ′断路，R A 发生短路，R B 、R C 两端电压及其中电流为多大？ (3)若中性线OO ′断路，R A 也断路，R B 、R C 两端电压和其中电流又是多大？

【解析】 (1)由于三相负载不对称，中性线不能省去，中性线起到平衡负载的作用． (2)若中性线OO ′断路，R A 发生短路，B 、C 两电阻两端的电压均为线电压380 V ，电流分别为

I B ＝U 线R B ＝38010 A ＝38 A ，I C ＝U 线R C ＝380

20

A ＝19 A.

(3)若中性线OO ′断路，R A 也断路，B 、C 两电阻串联，两端电压为线电压380 V ，根据

欧姆定律先计算电流：I B＝I C＝

U线

R B＋R C

＝

380

10＋20

A＝ A，则两只电阻两端的电压分别为U B＝

I B R B＝×10 V＝127 V，U C＝I C R C＝×20 V＝254 V.

【答案】(1)不能省(2)电压均为380 V 38 A

19 A (3)127 V 254 V 电流均为 A

最新高中物理 第3章 电能的输送与变压器 变压器的动态分析 远距离输电练习 沪科版选修3-2(考试必备)

微型专题5 变压器的动态分析 远距离输电 一、选择题 考点一 变压器电路的动态分析 1.如图1所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示.下列说法正确的是( ) 图1 A.I 1和I 2表示电流的平均值 B.U 1和U 2表示电压的最大值 C.滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大 D.滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大 答案 C 解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误.根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1 U 1， U 1不变，U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，由闭合回路欧姆定律知I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2 n 1 I 2，I 1变大，故C 正确，D 错误. 2.(多选)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图2甲为变压器示意图.保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示.以下说法正确的是( ) 图2 A.u 2＝1902sin (50πt ) V B.u 2＝1902sin (100πt ) V

C.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移 D.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移 答案 BD 解析 由电压u 2随时间t 变化的曲线可知，用户电压的最大值是190 2 V ，周期是2×10－2 s ，所以u 2＝1902sin (100πt ) V ，A 错误，B 正确；根据n 1n 2＝U 1 U 2 ，n 1减小，U 2增大，因此为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移，C 错误，D 正确. 3.如图3所示，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为 R 的输电线对用电器供电，设两个灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的滑片P 向N 移动，会出现的现象是( ) 图3 A.电流表的示数变大，灯泡L 1、L 2均变暗 B.电流表的示数变小，灯泡L 1、L 2均变暗 C.电流表的示数变大，灯泡L 1变亮，L 2变暗 D.电流表的示数不变，灯泡L 1变暗，L 2变亮 答案 C 解析 副线圈输出电压不变，滑动变阻器的滑片P 向N 移动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，但因为灯泡L 2两端的电压减小，所以通过灯泡L 2的电流减小，又因为总电流增大，所以通过灯泡L 1的电流增大，即灯泡L 1变亮，灯泡L 2变暗.副线圈上的电流增大，根据I 1＝n 2n 1 I 2可知，输入电流变大，电流表的示数变大. 4.(多选)如图4所示，理想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R .开始时，开关S 断开.当开关S 接通时，以下说法中正确的是 ( ) 图4 A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小 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

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

高中物理-远距离输电

远距离输电 前面我们学习了电磁感应现象和交流电发电机，我们就可以大量地生产电能，以供民用和企业生产使用。 比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能转化为电能，发电功率可达271.5万千瓦。可这么多的电能当然要输到用电的地方去，下面我们来研究电能的输送有关知识。 电能的输送 问题：发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？ 如：葛洲坝电站发出的电是怎样输送到武汉、上海等地的呢？ 答案是，通过电线输送的。而且是，通过架设很高的（考虑危险性）、很粗的高压电线输送的，这是为什么呢？ 因为电能的输送电能损失很大。电能为何损失呢？ 电能的输送电能损失 如果不考虑升压变压器与降压变压器的使用，电能按照发电厂的电压进行输送，那么，最基本的输送电能模式如图所示：

由于发电厂和用电端距离很远，比如陕北榆林发电供京津冀地区使用，线路特别长。我们根据电阻与电阻率关系式： 可知，总的电阻非常大，因此会有很大的能量（功率）损失，转化为电线上的焦耳热。 不难得出损耗的功率为： 根据欧姆定律可知，输电线上还会有很大的电压降低。 输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略。 电流通过很长的导线要发出大量的热，如：河南平顶山至湖北武昌的高压输电线电阻约400欧，如果通的电流是100安，每秒钟导线发热就是400万焦耳。这些热都散失到大气中，白白损失了电能。所以，输电时，必须设法减小导线发热损失。 为什么采用高压输电 问题：如何减小导线发热（能量消耗）呢？

由焦耳定律的公式Q=I2Rt，减小发热Q有以下三种方法： 一是减小输电时间t， 二是减小输电线电阻R， 三是减小输电电流I。 哪种方法能被实际使用呢？第一种方法等于停电，没有实际价值。第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难。适用的超导材料还没有研究出来。排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了。 从焦耳定律公式Q=I2Rt可以看出，第三种办法是很有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一。通过后面的学习，我们将会看到这种办法也是很可行的。 因此，减小电能的损失，必须减小输电电流。 但从另一方面讲，输电就是要输送电能，输送的功率必须足够大，才有实际意义。 怎样才能满足上述两个要求呢？根据公式P=UI，要使输电电流I减小，而输送功率P不变（足够大），就必须提高输电电压U。 所以说通过高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失。输送电能流程

高二物理远距离输电天天练

高二物理《远距离输电》天天练2012/3/9 1．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是() A.U12 R B. (U1－U2)2 R C．I2R D．I(U1－U2) 2．关于电能输送的以下分析，正确的是() A．由公式P＝U2/R知，输电电压越高，输电线上功率损失越少 B．由公式P＝U2/R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少 C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大 D．由公式P＝UI知，输电导线上的功率损失与电流成正比 3．远距离输电线路的示意图如图所示．若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是 A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大 D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 4．远距离输电，原来用电压U0输电，在输电线上损失的电功率为P0，现在要使输电线上损失的电功率减小到原来的1/10，则输电电压应为() A．100 U0 B.10U0 C．U0/10 D．U0/100 5．一台交流发电机产生u＝220·sin 100πt V的交流电压，其内阻不计，经过变压器变压后通过总电阻r＝2 Ω的长导线给彩灯供电，如 图所示.60只彩色小灯泡并联在电路中，每 只灯泡都是“6 V,0.25 W”，灯泡均正常 发光．(其余电阻不计) 试求：(1)发电机的输出功率； (2)降压变压器原、副线圈匝数比；

(完整版)高中物理远距离输电

输电过程（如图所示） 、输送电流 P ⑴ 1 =U ； 三、输电导线上的能量损失和电压损失： 主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为 Q= U2Rt. 1、电压损失：（1） △ U = U- U ; （2） △ U= IR. P 2、功率损失：⑴△ P = P - P'; (2) △ P = (U )2R 3、降低输电损耗的两个途径 ⑴减小输电线的电阻，由电阻定律 R = p S 可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻， 应采 用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积. ⑵ 减小输电导线中的输电电流，由 P = UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减 小输电电流. 四、 远距离输电的处理思路 对高压输电问题，应按“发电机一升压变压器一远距离输电线一降压变压器一用电器” ，或按 从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析. 五、 远距离高压输电的几个基本关系（以图为例） (1) 功率关系：Pi = B, P3 = P4，P2= P 损+ R. Ui ni 12 U3 n3 14 (2) 电压、电流关系：U =n =匚，U = n = h ， U2=A U + U3，12= 13= I 线. P2 P3 U2- U3 ⑶输电电流：I 线=U = U3=IT. P 2 ⑷ 输电线上损耗的电功率：P 损=I 线A U = I 线R 线=（辽）粽线. 在远距离输电问题中，计算线路功率的损耗时 应用P 损=I 线R 线，其原因是I 线可以由公式P 输入 U 线 =I 线U 输入求出，而P 损=U 线I 线和P 损= 则不常用，其原因是在一般情况下，U 线不易求出，且易将 R 线 U 线和U 输入相混而造成错误. 第四节 远距离输电 l tr Jr / L/P 曄不变器 A L ! ■

高二物理远距离输电检测试题1

2.7 远距离输电 每课一练1（粤教版选修3-2） 1．(双选)远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330 kV 高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是( ) A ．可节省输电线的材料 B ．可根据需要调节交流电的频率 C ．可减小输电线上的能量损失 D ．可加快输电的速度 2．(双选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( ) A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大 C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D ．输电线路上损失的功率跟输电线上电流成正比 3．某用电器离供电电源的距离为L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，已知输电线的电阻率为ρ，该输电线的横截面积最小值是( ) A.ρL R B.2ρLI U C.U ρLI D.2UL Iρ 4．在远距离输电时，若输送的功率不变，使输出电压升高为原来的n 倍，则输电线路上因电阻而产生的电能损失将变为原来的( ) A ．n 2倍 B ．n 倍 C.1n 2 D.1 n 5．(双选)在如图3所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( ) 图3 A ．升压变压器的输出电压增大 B ．降压变压器的输出电压增大 C ．输电线上损耗的功率增大 D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 6．(双选)某农村水力发电站的发电机输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．降低电压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( ) A ．升压变压器的副线圈的电压变大 B ．高压输电线路的电压损失变大 C ．降压变压器的副线圈上的电压变大 D ．降压变压器的副线圈上的电压变小 7．(双选)某发电站用11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R .现若用变压器将电压升高到220 kV 送电，下面哪个选项正确( ) A ．因I ＝U R ，所以输电线上的电流增为原来的20倍 B ．因I ＝P U ，所以输电线上的电流减为原来的1 20

高中物理全套讲义 选修3-2 第8讲 远距离输电(拔高版) 学生版习题

随堂练习 一、单项选择题（共12小题；共48分） 1. “西电东送”是我国实现经济跨地区可持续发展的重要保证。为了减少输电线上的损耗，需要采用 高压输电。若金沙江流域上的向家坝电站输出的功率不变，输出电压提高到原来的20倍，则输电线上的电能损耗将减少为原来的 A. 1 20B. 1 100 C. 1 200 D. 1 400 2. 长江三峡水利枢纽是当今世界上最大的水利工程，它的装机总功率为2×107kW，是西部开发的 特大重点工程，也是“西电东送”的能源基地之一。若用总电阻为100Ω的输电线将功率5×105kW的电能从三峡输送到用电区域，输电电压为5×102kV，输电线上损失的功率为 A. 1×104kW B. 1×105kW C. 2.5×104kW D. 2.5×105kW 3. 远距离输送交变电流都采用高压输电。我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电。采用 高压输电的优点是 A. 可节省输电线材料 B. 根据需要调节电流的频率 C. 可减少电能损失 D. 可提高输电的速度 4. 输电线的电阻为r，输送的电功率为P。若用电压U送电，则用户得到的功率为 A. P B. P?(P U ) 2 r C. P?U2 r D. (P U ) 2 r 5. “西电东送”工程中为了减少输电损耗，必须提高电压。从洪家渡水电站向华东某地输送106kW 的电能，输电电压为1000kV，输电线电阻为100Ω。若采用超导材料作为输电线，可减少的电功率损失为 A. 106kW B. 105kW C. 104kW D. 103kW 6. 远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R．变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是 A. I1 I2=n1 n2 B. I2=U2 R C. I1U1=I22R D. I1U1=I2U2 7. 如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u=U m sinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为

高中物理55远距离输电教案

第五节电能的输送 ●本节教材分析 这节教材是学生前面所学知识综合运用解决实际问题的一个典型例子.通过本节的学习，要注意培养和提高学生运用物理知识分析、解决实际问题的能力.教材写得比较详细、通俗，可让学生阅读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论.在内容的处理上，应注意以下几个方面： 1.对于电路上的功率损失，可引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论. 2.讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的.目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面.但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析. 3.学生常常容易将导线上的电压损失ΔU=U-U′与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论.要通过具体的例子，可引导学生进行讨论，澄清认识.要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，似快而实慢. 4.课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好.希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法.节后设的阅读材料《直流输电》既可以开阔学生眼界，也可以增加知识. ●教学目标 一、知识目标 1.知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程. 2.知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失. 3.知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失. 4.理解远距离输电要用高压. 二、技能目标 培养学生阅读、分析、综合和应用能力. 三、情感态度目标 1.培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度. 2.介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情. ●教学重点 找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少P与U损失. ●教学难点 理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU. ●教学方法 自学讨论法. ●教学用具 可拆变压器（2台）、长导线、学生电源、小灯泡、投影仪、CAI课件. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、引入新课 ［师］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，这是因为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？

高中物理远距离输电(可编辑修改word版)

一、 输电过程(如图所示) 第四节 远距离输电 二、输送电流 P U －U ′ (1)I ＝ ；(2)I ＝ . U R 三、输电导线上的能量损失和电压损失： 主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为 Q ＝I 2Rt . 1、电压损失 ：(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR . P 2、 功率损失：(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝( )2R U 3、 降低输电损耗的两个途径 l (1) 减小输电线的电阻，由电阻定律 R ＝ρ 可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻， S 应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积． (2) 减小输电导线中的输电电流，由 P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流． 四、 远距离输电的处理思路 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析． 五、 远距离高压输电的几个基本关系(以图为例) (1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. U 1 n 1 I 2 U 3 n 3 I 4 (2)电压、电流关系： ＝ ＝ ， ＝ ＝ ，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． U 2 n 2 I 1 U 4 n 4 I 3 P 2 P 3 U 2－U 3 (3) 输电电流：I 线 ＝ ＝ ＝ . U 2 U 3 R 线 P 2 (4) 输电线上损耗的电功率：P 损 U 2 在远距离输电问题中，计算线路功率的损耗时 应用 P 损＝I 线2 R 线，其原因是 I 线可以由公式 P 输 U 线2 入＝I 线U 输入求出，而 P 损＝U 线I 线和 P 损＝ 则不常用，其原因是在一般情况下，U 线不易求出， R 线 且易将 U 线和 U 输入相混而造成错误． 典例分析： 例 1、中国已投产运行的 1 000 kV 特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两

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 +=+……

高中物理-变压器 远距离输电练习

高中物理-变压器 远距离输电练习 【母题原题】16．图示电路中,变压器为理想变压器,a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置,观察到电流表A 1的示数增大了0.2A,电流表A 2的示数增大了0.8A 。则下列说法正确的是： （ ） A ．电压表V 1示数增大 B ．电压表V 2、V 3示数均增大 C ．该变压器起升压作用 D ．变阻器滑片是沿c d →的方向滑动 【母题原题】15. 图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2 。在T 的原线圈两端接入一电压sin m u U t ω=的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其它因素的影响,则输电线上损失的电功率为： （ ） 212.()4m U n A n r 221B.()4m U n n r 2212C.4()()m n P r n U 2221D.4()()m n P r n U

【命题意图】 考查变压器的工作原理、欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电功率等知识,意在考查考生的理解能力和综合分析能力。 【考试方向】 对理想变压器的动态分析的考查：一是负载不变,通过匝数变化求解原副线圈的各参量；二是匝数不变,负载变化,讨论各量的变化。 【得分要点】 1、 电压器的几个常用关系： （1）电压关系： 2 121n n U U =或者t n U n U ??Φ= =2211或者t n U n U n U ??Φ ==== 332211（多个副线圈时）,即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。 （2）电流关系：根据P 入=P 出可求出,1 2 21n n I I =或者n 1I 1=n 2I 2或者n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+n 4I 4+n 5I 5+…（有多个副线圈时）。 （3）功率关系：P 入＝P 出,即I 1U 1＝I 2U 2（一个副线圈）或者I 1U 1＝I 2U 2+I 3U 3+I 4U 4+…（多个副线圈）。 （4）各物理量之间的制约关系：输入电压U 1决定输出电压U 2；输出功率P 出决定输入功率P 入；输出电流 I 2决定输入电流I 1。 对于动态变化问题,求解思路是：通过某一电阻变化判断整体电阻变化,据闭合电路欧姆定律判断干路电流变化；再抓住“原线圈电压决定副线圈电压、副线圈电路决定原线圈电流、副线圈输出功率决定输入功率”这个结论。 2、解远距离输电问题必备技巧 （1）正确画出输电过程示意图,并在图上标出各物理量． （2）抓住变压器变压前、后各量间关系,求出输电线上的电流． （3）计算电路功率问题时常用关系式：R U P R I P 2 2)( ==?,注意输电线上的功率损失和电压损失． （4）电网送电遵循“用多少送多少”的原则,说明原线圈电流由副线圈电流决定．

高中物理《变压器 远距离输电》典型题(精品含答案)

《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n1∶n2＝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 2．有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡．当S断开时，灯L1正常发光．S闭合后，下列说法正确的是( ) A．灯L1、L2都能正常发光 B．原线圈的输入功率减小 C．原、副线圈的电流比增大 D．电阻R消耗的功率增大 3．如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( ) A．小灯泡变亮 B．小灯泡变暗 C．原、副线圈两端电压的比值不变 D．通过原、副线圈电流的比值不变

4．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b 间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( ) A．U2＞U1，U2降低B．U2＞U1，U2升高 C．U2＜U1，U2降低D．U2＜U1，U2升高 5．如图所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线输送给用户(电灯等用电器)，R表示输电线的电阻，则( ) A．用电器增加时，变压器输出电压增大 B．要提高用户的电压，滑动触头P应向上滑 C．用电器增加时，输电线的热损耗减小 D．用电器增加时，变压器的输入功率减小 6．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．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大 B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大 C．当滑动变阻器的滑动触头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 7．图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝U m sin ωt的交流

高中物理远距离输电复习进程

第四节 远距离输电 一、 输电过程(如图所示) 二、输送电流 (1)I ＝P U ；(2)I ＝ U －U ′ R . 三、输电导线上的能量损失和电压损失： 主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt . 1、电压损失 ：(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR . 2、 功率损失：(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝(P U )2R 3、 降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻，由电阻定律R ＝ρl S 可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积． (2)减小输电导线中的输电电流，由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流． 四、 远距离输电的处理思路 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析． 五、 远距离高压输电的几个基本关系(以图为例) (1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3 ，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝ U 2－U 3 R 线 . (4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线ΔU ＝I 2 线R 线＝(P 2U 2 )2 R 线． 在远距离输电问题中，计算线路功率的损耗时 应用P 损＝I 2线R 线，其原因是I 线可以由公式P 输入 ＝I 线U 输入求出，而P 损＝U 线I 线和P 损＝U 2线 R 线则不常用，其原因是在一般情况下，U 线不易求出，且易将 U 线和U 输入相混而造成错误．

高中物理选修3-2：重难强化训练 变压器的应用及远距离输电问题(含答案)

重难强化训练(四)变压器的应用及远距离 输电问题 (时间：40分钟分值：90分) 一、选择题(本题共10小题，每小题6分.1～6题为单选，7～10题为多选) 1．如图7所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V,6W”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(可视为理想电表)的示数分别是() 图7 A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 A C．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A D[灯泡正常工作，副线圈电压U2＝12 V，副线圈电流I2＝2×6 12A＝1 A，根 据匝数比得原线圈电流I1＝1 20I2＝0.05 A，原线圈电压U1＝20U2＝240 V，选项D 正确．] 2．超导是当今科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为() A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW A[节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I＝P U ＝40×103 800A＝50 A， P损＝I2R＝502×0.4 W＝1 000 W，故节约的电功率为1 kW，A项正确．] 3．关于减小远距离输电线上的功率损失，下列说法正确的是() 【导学号：11452103】 A．由P＝U2 R知，应降低输电电压，增大导线电阻

B．由P＝IU知，应降低输电电压，减小输电电流C．由P＝I2R知，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对 C[输电时导线上损失的电压ΔU＝IR，它不同于输电电压，用公式P＝U2 R 或P ＝IU计算功率损失时，U应为导线上损失的电压，故A、B错误；导线上功率的损失为发热损失，即P＝I2R，故C正确．] 4．超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为() A．1 kW B．1.6×103 kW C．1.6 kW D．10 kW A[节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I＝P U ＝40×103 800A＝50 A．P线＝I2R＝502×0.4 W＝1 000 W，故节约的电功率为1 kW，A正确．] 5．如图8所示，用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，开始时开关S是断开的．现将开关S闭合，则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是() 【导学号：11452104】 图8 A．V1、V2的示数不变，A1的示数增大，A2的示数减小，P入增大 B．V1、V2的示数不变，A1、A2的示数增大，P入增大 C．V1、V2的示数不变，A1、A2的示数减小，P入减小 D．V1的示数不变，V2的示数增大，A1的示数减小，A2的示数增大，P入减小B[电压表V1的示数由输入电压决定；电压表V2的示数由输入电压U1(大小等于电压表V1的示数)和匝数比n1 n2 决定；电流表A2的示数即I2由输出电压U2(大小

高中物理专练：变压器 交流电与远距离输电

高中物理专练：变压器交流电与远距离输电 (限时：45分钟) 1． (福建·15)如图1所示,实验室一台手摇交流发电机,内阻r＝1.0 Ω,外接R＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e＝102sin 10πt (V),则( ) 图1 A．该交变电流的频率为10 Hz B．该电动势的有效值为10 2 V C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W D．电路中理想交流电流表的示数为1.0 A 答案 D 解析由e＝102sin 10πt (V)知电动势的有效值E有＝E m 2 ＝ 102 2 V＝10 V,故B选项错 误；电路中的理想电流表示数为电流的有效值：I有＝ E 有 r＋R ＝1.0 A,故D选项正确；电阻R 消耗的电功率P＝I2有·R＝9.0 W,故C选项错误；交流电的角速度ω＝10π rad/s,所以频 率f＝ω 2π ＝5 Hz,故A选项错误. 2．(江苏·8)如图2所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光．要使灯泡变亮,可以采取的方法有( ) 图2 A．向下滑动P B．增大交流电源的电压 C．增大交流电源的频率

D．减小电容器C的电容 答案BC 解析滑片P向下滑动,副线圈匝数减小,变压器输出电压减小,灯泡变暗,则A项错误；增大原线圈的输入电压,输出电压增大,小灯泡变亮,B项正确；增大交流电源的频率,电容器对交流电的阻碍减小,因此灯泡变亮,C项正确；减小电容器的电 容,电容器对交流电的阻碍会增大,灯泡会变暗,因此D项错误． 3．如图3甲所示,在匀强磁场中有一个匝数n＝10的矩形线圈匀速转动,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为5 Ω.从图甲所示位置开始计时,通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象如图乙所示,那么( ) 图3 A．在t＝0.2 s时,线圈中的感应电流改变方向 B．在t＝0.4 s时,线圈中的感应电动势为零 C．线圈转过60°时的感应电流为3π A D．线圈转动过程中消耗的电功率为10π2 W 答案 D 解析当线圈与磁场方向平行时,磁通量为零,但感应电动势最大,当线圈与磁场方向垂直时,磁通量最大,但感应电动势为零,由此可知在t＝0.2 s时,线圈的磁通量为零,感应电动势最大,感应电流方向不改变,选项A错误；同理,在t＝0.4 s时,感应电动势最大,选项B 错误；线圈转动的角速度为ω＝2π T ＝5π rad/s,感应电动势峰值为E m＝n BSω＝nωΦm＝ 10π V,感应电流瞬时值表达式为i＝E m R cos ωt,因此线圈转过60°时感应电流为I＝ 10π 5 cos 60°＝π A,选项C错误；电压的有效值为U＝E m 2 ＝52π V,电功率为P＝ U2 R ＝10π2W, 选项D正确． 4．将一个R＝36 Ω的电阻接在一正弦交流发电机的输出端,该电阻两端的u－t图象如图4所示,下列说法正确的是( )

高中物理远距离输电电子教案

高中物理远距离输电

第四节 远距离输电 一、 输电过程(如图所示) 二、输送电流 (1)I ＝P U ；(2)I ＝ U －U ′ R . 三、输电导线上的能量损失和电压损失： 主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt . 1、电压损失 ：(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR . 2、 功率损失：(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝(P U )2R 3、 降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻，由电阻定律R ＝ρl S 可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积． (2)减小输电导线中的输电电流，由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流． 四、 远距离输电的处理思路 对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析． 五、 远距离高压输电的几个基本关系(以图为例) (1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4 I 3 ，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．

(3)输电电流：I线＝P 2 U 2 ＝ P 3 U 3 ＝ U 2 －U3 R 线 . (4)输电线上损耗的电功率：P损＝I线ΔU＝I2线R线＝(P 2 U 2 )2R线． 在远距离输电问题中，计算线路功率的损耗时应用P损＝I2线R线，其原因是I线可以由公式P输入 ＝I线U输入求出，而P损＝U线I线和P损＝U2 线 R 线 则不常用，其原因是在一般情况下，U线不易求出，且易 将U线和U输入相混而造成错误． 典例分析： 例1、中国已投产运行的1 000 kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影响．则( ) A．送电电流变为原来的2倍 B．输电线上降落的电压将变为原来的2倍 C．输电线上降落的电压将变为原来的1 2 D．输电线上损耗的电功率将变为原来的 1 2 例2、在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为l，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P 用 ，则下列关系式中正确的是( ) A．P′＝U2S ρl B．P′＝ P2ρl U2S C．P用＝P－ U2S ρl D．P用＝P(1－ Pρl U2S ) 例3、远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是( ) A．输电线上的电功率损失是原来的1/n；B．输电线上的电功率损失是原来的1/n2； C．输电线上的电压损失是原来的1/n； D．输电线上的电压损失是原来的n倍 例4、在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( ) A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 例5、一座小型发电站的输出功率是20 kW，输电线路总电阻是5 Ω. (1)若输电电压是400 V，输电线路损耗的功率是多少？ (2)若改用5000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，用户得到的电压是 多少？

(完整word)高中物理的3-2远距离输电教案设计

第二节变压器 三维教学目标 1、知识与技能 （1）知道变压器的构造，了解变压器的工作原理； （2）理解理想变压器原、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养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。 3、情感态度与价值观 （1）使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的； （2）培养学生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：实验探究法、阅读法、讲解法。 教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡。 教学过程： （一）引入新课 在实际应用中，常常需要改变交流的电压。大型发电机发出的交流，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220V，那这些元件是如何正常工作的呢？交流便于改变电压，以适应各种不同需要。变压器就是改变交流电压的设备。这节课我们学习变压器的有关知识。 （二）进行新课 1、变压器的原理 思考与讨论： 按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。

问题1：两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？ 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。实验说明，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。 变压器的结构示意图和符号，如下图所示： 互感现象时变压器工作的基础。在原线圈上加交变电压U 1，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呢？下面我们通过实验来探究。 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，学生电源，多用电表，导线若干 实验步骤： （1）按图示电路连接电路 （2）原线圈接低压交流电源6V ，保持原线圈匝数n 1不变，分别取副线圈匝数n 2=21 n 1，n 1，2 n 1，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。 （3）原线圈接低压交流电源6V ，保持副线圈匝数n 2不变，分别取原线圈匝数n 1=2 1 n 2，n 2，2 n 2，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。 1实验次数 1 2 3 4 5 6 原线圈匝 数n 1 n 1 n 1 n 1 n 2 n 2 n 2 副线圈匝数n 2 21n 1 n 1 2 n 1 2 1n 2 n 2 2 n 2