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1、2022年高二物理上學期 交變電流 電能的輸送學案 新人教版
【知識概要】.
1.如圖:某小型發(fā)電站的發(fā)電機輸出交流電壓為500 V,輸出電功率為50 kW,如果用電阻為3 Ω的輸電線向遠處用戶送電,求:
(1)用戶獲得的電壓和電功率是多少?
(2)輸電線上損失的電功率占輸送功率的百分比。
思考:(1)輸電線上的功率P=___________,電壓U=____________,要降低輸電線上功率、電壓,就要____________。
(2)發(fā)電廠輸出功率P=______________,當P一定時,減小輸電線中電流,就要________________。這樣
2、輸電線上的電壓、功率______________,用戶得到電壓,功率_______________。
(3)設計輸電線路,畫出輸電線路圖
(4)如果要求輸電線上損失的電功率是輸送功率的0.6 %,用戶得到的電壓為220 V,不考慮變壓器的能量損失,求:升壓變壓器和降壓變壓器兩個變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少?
(5)輸送電能時,先在發(fā)電廠用___________________,再用________________送給用戶。
【課堂例題】
【例1】( )某小型水電站的電能輸送示意圖如圖9所示,發(fā)電機的輸出電壓為200 V,輸電
3、線總電阻為r,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器).要使額定電壓為220 V的用電器正常工作,
A.> B.< C.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入
D.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率
【例2】( )2008年1月10日開始的低溫雨雪冰凍造成我國部分地區(qū)嚴重災害,其中高壓輸電線因結(jié)冰而損毀嚴重。此次災害牽動億萬人的心,為消除高壓輸電線上的凌冰,有人設
4、計了這樣的融冰思路:利用電流的熱效應除冰。若在正常供電時,高壓線上送電電壓為U,電流為I,熱耗功率為ΔP;除冰時,輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?ΔP,則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)
A.輸電電流為3I B.輸電電流為9I C.輸電電壓為3U D.輸電電壓為U
【例3】( )如圖所示,T為理想變壓器,副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略,其余輸電線電阻可不計,則當開關(guān)S閉合時
A.交流電壓表和的示數(shù)一定都變小
B.交流電壓表的示數(shù)變小
C.交流電流表、和的示數(shù)一定變大
D.只有的示數(shù)變大
【例4】如圖所示,交流發(fā)電機的電動勢E=20 V,
5、內(nèi)阻不計,它通過一個R=6 Ω的指示燈連接到一個理想降壓變壓器的輸入端,在變壓器的輸出端并聯(lián)著24盞規(guī)格都是“6 V,0.25 W”的彩色小燈,每盞小燈都正常發(fā)光,導線電阻不計,求:
(1)原線圈中的電流;(2)降壓變壓器初級、次級線圈的匝數(shù)比;
(3)若只使用18盞彩色小燈,通過計算說明這時每盞小燈的工作狀態(tài)如何?(設小燈的電阻不隨溫度變化)
【鞏固訓練】
( )1. xx年春節(jié)前后,我國南方部分省市的供電系統(tǒng)由于氣候原因遭到嚴重破壞.為此,某小區(qū)啟動了臨時供電系統(tǒng),它由備用發(fā)電機和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成,如圖所示,發(fā)電機的電動勢e=
6、480sin(100πt)V(不考慮其內(nèi)阻),圖中R表示輸電線的電阻.滑動觸頭P置于a處時,用戶的用電器恰好正常工作,在下列情況下,要保證用電器仍能正常工作,則( )
A.若A2示數(shù)為2 A,R=10 Ω,則原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=2∶1
B.若A2示數(shù)為2 A,R=10 Ω,則原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=2∶1
C.當發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于正常值,用電器不變時,應使滑動觸頭P向下滑動
D.如果V1示數(shù)保持正常值不變,那么當用電器增加時,滑動觸頭P應向上滑
( )2.如圖所示為一理想變壓器,S為單刀雙擲開關(guān),P為滑動變阻器的滑動觸頭,U1
7、為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流強度,則( )
A.保持U1及P的位置不變,S由a合到b時,I1將增大
B.保持U1及P的位置不變,S由b合到a時,R消耗的功率減小
C.保持U1不變,S合在a處,使P上滑,I1將增大
D.保持P的位置不變,S合在a處,若U1增大,I1將增大
3.如圖所示,左側(cè)的圓形導電環(huán)半徑為r=1.0 cm,導電環(huán)與一個理想變壓器的原線圈相連,變壓器的副線圈兩端與一個電容為C=100 pF的電容器相連,導電環(huán)的電阻不計,環(huán)中有垂直于圓環(huán)平面的變化磁場,磁感應強度B的變化率為=100 πsin ωt,若電容器C所帶電荷量的最大值為×10-9 C
8、,求:所用理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為(取π2=10)
( )4.如圖所示,有一理想變壓器,原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1,原線圈接正弦交流電壓U,輸出端串接一個電流表和一個電動機,電動機線圈電阻為R,當輸入端接通電源后,電流表(內(nèi)阻不計)讀數(shù)為I,電動機帶動一重物勻速上升,則
A.電動機兩端電壓等于IR B.電動機消耗的功率為I2R
C.原線圈中的電流為 D.變壓器的輸入功率為
5.在遠距離輸電時,要考慮盡量減少輸電線上的功率損失,有一個發(fā)電站,輸送的電功率為P=500 kW,當使用U=5 kV的電壓輸電時,測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4 800度,求:
(1)這時的輸電效率η和輸電線的總電阻r。
(2)若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么電站應使用多高的電壓向外輸電?
6.有一臺內(nèi)阻為1 Ω的發(fā)電機,供給一學校照明用電,如圖所示.升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶4,降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,輸電線的總電阻為4 Ω,全校共有22個班,每班有“220 V 40 W”燈6盞,若保證全部電燈正常發(fā)光,求:
(1)發(fā)電機的電動勢為多大?
(2)發(fā)電機的輸出功率為多大?
(3)輸電效率為多少?