末学案沪科版选修3_2.doc

1、1第 3章 电能的输送与变压器章末总结电能的输送与变压器Error!一、电能输送中功率损失的计算1.P 损 I2R.2.在输电电流一定的情况下，如果电路的电阻减为原来的一半，则损失的功率变为原来的二分之一；在线路电阻不变的情况下，当电流为原来的一半，线路上损失的功率变为原来的四分之一.3.由 2可知，减小电流对降低损耗更有效.4.P UI.5.由 P UI可知 I ，由此式可知，在电功率不变的前提下，升高电压，可减小输电电流.PU例 1 图 1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 Umsin t 的交流

2、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( )2图 1A.( ) B.( )n1n2U2m4r n2n1U2m4rC.4( )2( )2r D.4( )2( )2rn1n2 PUm n2n1 PUm答案 C解析 原线圈电压的有效值： U1 ，根据 可得 U2 ，又因为是理想变压器，Um2 U1U2 n1n2 n2n1 Um2所以 T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率 P，所以输电线上的电流 I ，输电线PU2上损失的电功率为 P I22r4 r 2 2，所以 C正确，A、B、D 错误.(n1n2)(PUm)二、理想变压器的分析思路1.

3、电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为 ；当变压器有多个副线圈时， U1U2 n1n2 U1n1 U2n2U3n32.功率思路：理想变压器的输入、输出功率关系为 P 入 P 出 ，即 P1 P2；当变压器有多个副线圈时， P1 P2 P33.电流思路：由 I 知，当变压器有多个副线圈时， n1I1 n2I2 n3I3，对只有一个副PU线圈的变压器才有 .I1I2 n2n14.动态分析变压器电路的思路可表示为 212 12121()2 1UUnIRPIUPIU 负 载决 定 决 定 决 定 决 定例 2 如图 2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( )

4、图 2A.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3B.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，A 2示数变大答案 B解析 当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流变小，则 R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项 A错误，B 正确；当滑动变阻器的滑动触头 P向上滑动时，副线圈中的电流变小，则原线圈中的电流也变小，电流表 A1示数变小，选项 C错误；若闭合开关 S，副线圈

5、电路中总电阻变小，副线圈中的电流变大， R1两端电压变大， R2两端电压变小，电流表A2示数变小，原线圈中的电流变大，电流表 A1示数变大，选项 D错误.三、远距离输电电路中的各种关系1.解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图 3所示，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置.图 32.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.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 P P I22RP 用户 U3I3 U4I4.(2)电路知识U2 U U3 U I2R(3)变压器知识 .U1U2 I2I1 n1

6、n2 U3U4 I4I3 n3n4其中 P I22R， U I2R往往是解题的切入点.例 3 交流发电机两端电压是 220 V，输出功率为 4 400 W，输电导线总电阻为 2 .试求：(1)用户得到的电压和功率各多大？输电损失功率多大？4(2)若发电机输出端用 110 的理想升压变压器升压后，经同样输电导线输送，再用 101的理想降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和功率又是多大？答案 (1)180 V 3 600 W 800 W (2)219.6 V 4 392 W解析 (1)如图，由 P IU得：I A20 APU 4 400220由 U U 用 IR得：用户得到的电压为 U 用

7、U IR220 V202 V180 V由 P P 用 I2R得：用户得到的功率为P 用 P I2R4 400 W20 22 W3 600 W输电损失功率为 P 损 I2R20 22 W800 W(2)输电线路示意图如图所示，根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比可得： ，U1U2 n1n2解得 U2 V2 200 VU1n2n1 220101因理想变压器不改变功率，即 P2 P，所以 I2 2 APU2U3 U2 I2R2 200 V22 V2 196 V由 得：降压变压器副线圈两端电压U4U3 n4n3U4 V219.6 VU3n4n3 2 196110用户得到的功率等于发电机的输出

8、功率减去输电线上损失的功率，即P4 P3 P2 I22R P I22R4 392 W. 51.(电能输送中功率损失的计算)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率 P，原线圈的电压 U保持不变，输电线路的总电阻为 R.当副线圈与原线圈的匝数比为 k时，线路损耗的电功率为 P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk，线路损耗的电功率为 P2，则 P1和 分别为( )P2P1A. ， B.( )2R，PRkU 1n PkU 1nC. ， D.( )2R，PRkU 1n2 PkU 1n2答案 D解析 根据变压器的变压规律得 k， nk，所以 U1 kU， U2 nkU.根据 P UI知匝数U1

9、U U2U比为 k和 nk的变压器副线圈的电流分别为 I1 ， I2 .根据 P I2R，输电线PU1 PkU PU2 PnkU路损耗的电功率分别为 P1 I R( )2R， P2 I R( )2R，所以 .选项 D正确，12PkU 22 PnkU P2P1 1n2选项 A、B、C 错误.2.(理想变压器基本规律的应用)(多选)如图 4所示，理想变压器初级线圈的匝数为 n1，次级线圈的匝数为 n2，初级线圈的两端 a、 b接正弦交流电源，电压表 V的示数为 220 V，负载电阻 R44 ，电流表 A1的示数为 0.20 A.下列判断中正确的是( )图 4A.初级线圈和次级线圈的匝数比为 21B

10、.初级线圈和次级线圈的匝数比为 51C.电流表 A2的示数为 1.0 AD.电流表 A2的示数为 0.4 A答案 BC解析 对于理想变压器， P1 U1I12200.20 W44 W，则负载电阻消耗的功率 P2 P144 W，据 P2 ，得 U2 V44 V，则 5，故 B正确.A 2的读U22R P2R 4444 n1n2 U1U2 22044数 I2 A1 A，故 C正确.U2R 44443.(理想变压器的动态分析)(多选)如图 5所示电路中的变压器为理想变压器， S为单刀双掷开关. P是滑动变阻器 R的滑动触头， U1为加在原线圈两端的交变电压， I1、 I2分别为原线6圈和副线圈中的电

11、流.下列说法正确的是( )图 5A.保持 P的位置及 U1不变， S由 b切换到 a，则 R上消耗的功率减小B.保持 P的位置及 U1不变， S由 a切换到 b，则 I2减小C.保持 P的位置及 U1不变， S由 b切换到 a，则 I1增大D.保持 U1不变， S接在 b端，将 P向上滑动，则 I1减小答案 BC解析 S由 b切换 a时，副线圈匝数增多，则输出电压 U2增大， R消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故 I1增大，所以 A错，C 对； S由 a切换到 b时，副线圈匝数减少，则输出电压 U2减少， I2减小，B 对； P向上滑动时， R减小， I2增大，由电流与

12、匝数的关系可知， I1增大，D 错.4.(远距离高压输电的分析与计算)如图 6所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是 U，用等效总电阻是 r的两条输电线输电，输电线路中的电流是 I1，其末端间的电压为 U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是 I2.则( )图 6A.用户端的电压为I1U1I2B.输电线上的电压降为 UC.理想变压器的输入功率为 I r12D.输电线路上损失的电功率为 I1U答案 A解析 根据理想变压器的工作原理，得 I1U1 I2U2，所以用户端的电压 U2 ，选项 A正I1U1I2确；输电线上的电压降 U I1r U U1，选项 B错误；变压器的输入功率P1 I1U I12r I1U1，选项 C错误；输电线路上损失的电功率 P I12r I1(U U1)，选项D错误.