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
【高二物理高压输电知识点】高二物理知识点总结 高二物理上册第三章知识点：高压输电 (1)高压直流输电的概念和分类 概念：高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路 以及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。 高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。 常规高压直流输电：半控型的晶闸管，采取电网换相。 vsc高压直流输电：全控型电力电子器件，采用器件换相。 分类：长距离直流输电(两端直流输电)，背靠背(btb)直流输电方式，交、 直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。 (2)直流系统的构成 1.直流单级输电：大地或海水回流方式，导体回流方式。 2.直流双极输电：中性点两端接地方式，中性点单端接地方式，中性线方式。 3.直流多回线输电：线路并联多回输电方式，换流器并联的多回线输电方式。 4.多端直流输电：并联多端直流输电方式，串联多端直流输电方式。 (3)高压直流输电的特点 优点：经济性：高压直流输电的合理性和适用性体现在远距离、大容量输电中。互连性：可实现电网的非同步互连，可实现不同频率交流电网的互连。控制性：具有潮流快速可控的特点 缺点： ①直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。 ②换流器工作时会产生大量的谐波，处理不当会对电网运行造成影响，必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。 ③电网换相方式的常规直流输电在传送有功功率的同时，会吸收大量无功功率，可达有功功率的50%~60%，需要大量的无功功率补偿装置及相应的控制策略。④直流输电的接地极和直流断路器问题都存在一些没有很好解决的技术难点。 (4)目前已投运20个直流输电工程(详见p14) 20xx年，我国已建成世界上第一条±800kv的最高直流电压等级的特高压直流输电工程。 五直：天-广工程(±500，2000年)，三-广工程(2004年)，贵-广i回工程(2004年)，贵-广ii回工程(2008年)，云广特高压工程(±800kv) (5)轻型直流输电 特点： 1.电压源换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的负荷供电。 2.电压源换流器产生的谐波大为削弱，对无功功率的需要也大大减少，同时只需要在交流母线上安装一组高通滤波器即可满足谐波标准要求;无须安装直流 滤波器和平波电抗器。 3.不用出现换相失败故障(低电压大电流)。 4.模块化设计使vsc直流输电工程缩短工期。 5.可实现无人值班或少人值守运行。
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-电能的输送专题练习 一学习目标 1.通过自主学习知道输电过程中降低输电损耗的两个途径和远距离输电线路的基本构成 2. 通过课上探究会对简单的远距离输电线路进行定量计算 二自主学习 1．电流流过输电导线时,电流的会引起电功率的损失。损失的电功率P=I2R,即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比,与电流的二次方成正比。所以为减小电能输送中损失的电功率,可以通过减小或来实现。 2．由P=UI,在保证输送电功率不变的情况下,必须提高输送,才能减小,从而减小输电线路上的能量损失。即在远距离输电中,必须采用输电。 ３．输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端电压U3比起始端电压U2要低,这就是输电线路上的电压损失?U。 = ４．输送一定功率的电能时,输电电压越高,输电线路中电流,导线因发热而损耗的电能就,输电线路上的电压损失也就。 ５．下列关于电能输送的说法中正确的是( ) A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济 B．减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电 C．减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积 D．实际输电时,要综合考虑各种因素,如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等 ６．输电导线的电阻为R,输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为() A．U1∶U2B．U21∶U22 C．U22∶U21D．U2∶U1 ７．如图1所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电,下列表述错误的是()
图1 A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 C．在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小 D．高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 三课上探究 （一）、远距离输电示意图： 人们常把各种形式的能如水能、燃料化学能、核能等,先转化为电能再进行利用,因为电能可以通过电网很方便的传输到远方．电能从发电厂到远方用户的传输过程,可用图表示,其中r表示输电线的总电阻,I表示输电线上的电流 请同学们探究下列问题 1．用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？ 2．输电线上的热功率的表达式是什么？如何更有效的减小输电线上的热功率？（二）、远距离输电电路中的各种关系 某发电站向远处送电的示意图如图所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路．
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；
二、变压器、电能的输送练习 一、选择题 1．利用变压器不可能做到的是【】 A．增大电流 B．升高电压 C．减小电压 D．增大功率 2．当理想变压器副线圈空载时，副线圈的【】 A．负载电阻为0 B．输出电流为0 C．两端电压为0 D．输出功率为0 3．下列正确说法是【】 A．变压器也可能改变恒定电压 B．变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流 C．变压器由绕在同一闭合铁芯上的若干线圈构成 D．变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用 4．变压器原线圈1400匝，副线圈700匝并接有电阻R，当变压器工作时原副线圈中【】 A．电流频率比为2∶1 B．功率比为2∶1 C．电流比为2∶1 D．电压之比为2∶1 5．理想变压器原、副线圈的电流为I1，I2，电压U1，U2，功率为P1，P2，关于它们之间的关系，正确的说法是【】 A．I2由I1决定 B．U2与负载有关
C．P1由P2决定 D．以上说法都不对 6．理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶15，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后，副线圈的输出电压为【】 A．90V B．0．4V C．6V D．0V 7．当远距离高压输送一定电功率时，输电线上损耗的功率与电路中的【】 A．输送电压的平方成正比 B．输送电压的平方成反比 C．输电线中电流的平方成正比 D．导线中电流的平方成反比 8．关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是【】 A．由功率P=U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻 B．由P=IU，应低电压小电流输电 C．由P=I2R，应减小导线电阻或减小输电电流 D．上述说法均不对 9．用电器电阻值为R距交变电源L，输电线电流为I，电阻率为ρ，要求输电线上电压降不超过U．则输电线截面积最小值为【】 A．ρL/R B．2ρLI/U C．U/ρLI D．2UL/ρI 10．远距离输送一定功率的交变电流，若送电电压提高到n倍，则输电导线上【】
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 ! ■
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
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
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？
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 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 【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．
《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
高二物理交流电专题训练及答案（全套） 一、交变电流变化规律练习题 一、选择题 1．下面哪些因素影响交流发电机产生的电动势的最大值【】 A．磁感强度B．线圈匝数 C．线圈面积D．线圈转速 E．线圈初始位置 2．甲、乙两电路中电流与时间关系如图1，属于交变电流的是【】 A．甲乙都是B．甲是乙不是 C．乙是甲不是D．甲乙都不是 3．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图2，则在时刻【】 A．t1，t3线圈通过中性面
B．t2，t4线圈中磁通量最大 C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大 D．t2，t4线圈平面与中性面垂直 4．如图3，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，当转到图示位置时，线圈的【】 A．磁通变化率为零 B．感应电流为零 C．磁力矩为零 D．感应电流最大 D
5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是【】A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次 6．下列说法正确的是【】 A．使用交流的设备所标的电压和电流都是最大值 B．交流电流表和电压表测定的是有效值 C．在相同时间内通过同一电阻，跟直流电有相同热效应的交变电流值是交流的有效值 D．给定的交变电流值在没有特别说明的情况下都是指有效值 7．四个接220V交流的用电器，通电时间相同，则消耗电能最多的是【】 A．正常发光的额定功率为100W的灯泡 B．电流最大值为0.6A的电熨斗
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．
2018年高二物理知识点：高压输电 (1)高压直流输电的概念和分类 概念：高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路 以及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。 高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。 常规高压直流输电：半控型的晶闸管，采取电网换相。 VSC高压直流输电：全控型电力电子器件，采用器件换相。 分类：长距离直流输电(两端直流输电)，背靠背(BTB)直流输电方式，交、 直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。 (2)直流系统的构成 1.直流单级输电：大地或海水回流方式，导体回流方式。 2.直流双极输电：中性点两端接地方式，中性点单端接地方式，中性线方式。 3.直流多回线输电：线路并联多回输电方式，换流器并联的多回线输电方式。 4.多端直流输电：并联多端直流输电方式，串联多端直流输电方式。 (3)高压直流输电的特点 优点：经济性：高压直流输电的合理性和适用性体现在远距离、大容量输电中。互连性：可实现电网的非同步互连，可实现不同频
率交流电网的互连。控制性：具有潮流快速可控的特点缺点： ①直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。 ②换流器工作时会产生大量的谐波，处理不当会对电网运行造成影响，必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。 ③电网换相方式的常规直流输电在传送有功功率的同时，会吸收大量无功功率，可达有功功率的50%~60%，需要大量的无功功率补偿装置及相应的控制策略。④直流输电的接地极和直流断路器问题都存在一些没有很好解决的技术难点。 (4)目前已投运20个直流输电工程 2010年，我国已建成世界上第一条±800KV的最高直流电压等级的特高压直流输电工程。 五直：天-广工程(±500，2000年)，三-广工程(2004年)，贵-广I 回工程(2004年)，贵-广II回工程(2008年)，云广特高压工程(±800KV) (5)轻型直流输电 特点： 1.电压源换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的负荷供电。 2.电压源换流器产生的谐波大为削弱，对无功功率的需要也大大减少，同时只需要在交流母线上安装一组高通滤波器即可满足谐波标准要求;无须安装直流
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