2019-2020学年高中物理 第三章 电路与电能传输 3 电能的传输课件 教科版选修1-1

第三章电路与电能传输3电能的传输第三章电路与电能传输1.知道电能的传输过程以及为什么要采用高压输电．2.了解变压器的构造，知道变压器为什么能够改变交流电的电压．3．知道变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系．4.知道为什么要低压用电以及电网在能源利用上的作用．一、电能的传输过程发电厂→_________________→_________________→______________→用电器等．升压变压器高压输电线降压变压器二、高压输电1．在远距离输电过程中输电线路上的热损耗计算公式为_______．2．减少电能输送时的损失，有两个途径(1)减小输电线的_______；(2)减小输送_______．3．目前，远距离高压输电一般采用的高压为500kV、_______kV、110kV等．Q＝I2Rt电阻电流220三、变压器1．结构：由闭合_______和绕在铁芯上的两个_______组成的．与电源相连的线圈叫_______，也叫初级线圈，与负载相连的线圈叫_______，也叫次级线圈．2．作用：能改变交变电流的_______，不改变交变电流的周期和频率．3．理想变压器的工作原理利用___________来改变交流电压．铁芯线圈原线圈副线圈电压电磁感应4．理想变压器两个线圈的电压关系U1∶U2＝_______．5．分类：可分为_______变压器和_______变压器．n1∶n2升压降压四、低压用电1．高压用电很不安全，因此，从发电厂高压输来的电，还须经_______变压器把电压降下来后再使用．2．目前，工、农业生产用电中，多采用_______V、_______V的电压．降压380220变压器的原理和基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(铜损、铁损)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)变压器的原理如图所示，原线圈n1接交变电流，由于电流的变化在闭合铁芯中产生变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律可知，副线圈n2中产生感应电动势，输出不同于原线圈的电压.基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率：P入＝P出电压关系原副线圈的电压比等于匝数比，公式：U1/U2＝n1/n2，与负载、副线圈的多少无关频率关系f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)如图所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝1102V，I＝0.2AD．U＝110V，I＝0.22A[解析]由于灯泡正常发光，故灯泡两端电压即副线圈两端电压为U2＝220V，通过灯泡的电流即副线圈中的电流为I2＝PU＝22W220V＝0.1A．根据理想变压器电压关系U1∶U2＝n1∶n2，得U1＝110V．因理想变压器的初、次级功率相等，即U1I1＝U2I2，故I1＝U2U1I2＝220110×0.1A＝0.2A，故选A.[答案]A一理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图所示．(1)当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为________A.(2)当原线圈接在220V交变电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为______A．此时输入功率为________W，变压器效率为________．解析：(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零．(2)由U2U1＝n2n1得U2＝U1n2n1＝220×4402200V＝44V(电压表读数)I2＝U2R＝44100A＝0.44A(电流表读数)P入＝P出＝I2U2＝0.44×44W＝19.36W效率η＝100%.答案：(1)00(2)440.4419.36100%高压输电1．高压输送电能全过程的示意图如下2．各量间的关系(1)功率关系：发电机输出功率P1，升压变压器的输出功率P2，降压变压器的输出功率P3，线路损失功率ΔP.理想变压器满足：P1＝P2＝P3＋ΔP.(2)电压关系：在输电电路中，输送电压U1，线路损失电压ΔU，降压变压器的输入电压U2，满足U1＝ΔU＋U2.(3)功率、电压、电流、电阻之间的关系输送功率P1、输送电流I、输送电压U1的关系：P1＝IU1.损失功率ΔP、输送电流I、线路电阻R的关系：ΔP＝I2R.采用高压输电，可有效的减少输电线路上的电能损失，但并不是电压越高越好，因为电压越高，导线会激发空气放电，且对变压器也有更高的要求，因此输电电压并不是越高越好．发电机的路端电压220V，输出电功率44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．求用户得到的电压和功率．[解析]线路示意图如图所示升压变压器的输出电压U2＝n2n1U1＝101×220V＝2200V升压变压器的输出电流I2＝PU2＝44×1032200A＝20A输电线路上的电压损失和功率损失分别为：UR＝I2R＝20×0.2V＝4V，PR＝I22R＝202×0.2W＝80W降压变压器的输入电流和电压分别为I3＝I2＝20AU3＝U2－UR＝2200V－4V＝2196V降压变压器的输出电压和电流分别为：U4＝n4n3U3＝110×2196V＝219.6VI4＝U3U4·I3＝2196219.6×20A＝200A用户得到的功率为：P4＝I4U4＝200×219.6W＝4.392×104W.[答案]219.6V4.392×104W