高二物理第十七章 交变电流 第五节人教版知识精讲.doc

高二物理第十七章 交变电流 第五节人教版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 第十七章 交变电流 第五节 电能的输送 有关交变电流的几个小专题 二. 知识要点： 1. 在输电线路中由于导线电阻的作用，使电路中产生功率损耗，在计算用电设备得到的功率时，需要注意整个电路的功率关系，如图所示，发电机（厂）输出功率P，线路损耗功率，用户功率，则，由于电路中的电流为I，输电线电阻为R，所以有。在计算输电线的电阻时根据公式。其中L是输电线的长度，为发电机（厂）到用电设备之间距离的两倍。 2. 提高输电效率需要综合考虑多种因素，在交流输电线路中，既有输电线电阻造成的电压损失，也有感抗和容抗（总称电抗）造成的电压损失。在减少输电线上的功率损耗时，有在输送功率不变条件下提高输送电压降低输电电流和减少输电线电阻（在一些特殊的场所已采用超导材料作为输电线）两种方案。为减少电抗产生的损失，可减少电路中电抗或采用直流电输电，我国三峡水电站输电就有直流输电线路。 3. 对含有变压器的电路问题，既要根据串、并联电路的性质、特点处理好基本电路问题，又要根据变压器的特点，弄清各输入、输出物理量的关系。尤其注意当电路中某个量变化时，常会引起电路中其他量的变化，分析时一定要注意理顺各量之间的关系，才能把握全局，顺利答题。 4. 在远距离输电中需要升高输送电压来降低输电线通过的电流，以减少输电线产生的损耗，如图所示，由发电机产生的交变电流经过变压器升压后输出，到达目的地后再降压使用，设输电线电阻为R，则电路中各电压的关系为： ，， 功率关系为： ，，，，其中 输电效率： 损耗与总功率关系： 【典型例题】 [例1] 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小时，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。 答案：C 解析：一般发电机到升压变压器的距离比较小，导线的电压降比较小，导线上的电能损耗比较小，发电机的输出功率等于升压变压器的输入功率，等于远距离输电线损失功率加上降压变压器的输入功率，而降压变压器的输入功率由用户的实际功率来决定。所以用户的实际功率决定了升压变压器输出和输入功率，因此升压变压器的输入电流与用户的实际功率有关。A选项错。B也错。用户的电阻减小功率增大，输电线上的电流增大，损耗增加。C正确。由于远距离送电，导线的电阻不能忽略不计，导线上的电压降不能忽略，升压变压器的输出电压大于降压变压器上的输入电压。D错。 [例2] 请分析甲同学对下列题目的解答过程，如有错误请修正：有一座小型水电站，输出的电功率是24kW，输电电压为400v。若输电导线的总电阻为，求输电线上损失的电功率和用户得到的功率。甲同学的解：根据，得，，，由于功率不可能为负值，所以用户得到的功率为零。 正确解：400V是输电电压，不是输电线上损失的电压； ， [例3] 交流发电机输出电压为250V，输出功率为100kW，输电线总电阻，为使输电线上的功率损失不超过输送功率的5%，用户能得到220V的电压，则发电处升压变压器和用户处降压变压器的匝数比为多少？ 解析：发电机电流，输电线上电流，所以，升压变压器匝数比，升压变压器副线圈两端电压，降压变压器输入电压，用户得到电压，降压变压器匝数比 三. 有关交变电流的几个小专题 （一）变压器与分压器的区别 变压器与分压器两种电路的形式虽然相同，但它们有着本质的区别。现比较如下： 1. 这两种电路的原理不同：变压器是利用互感现象来改变交流电压的，它的原理是法拉第电磁感应定律；而分压器却是根据欧姆定律制成的。 2. 这两种电路的适用条件不同：变压器只能应用于交变电路中，而分压器既能应用于交变电路，又能应用于直流电路。 3. 这两种电路的能量转化方式不同：变压器是将电场能转化为磁场能再转化为电场能，效率较高。但分压器是将电能的一部分转移为电能，将另一部分转化为内能，效率很低。 4. 这两种电路的功能不完全相同：变压器既可以升压，又可以降压，但分压器却只能降压或等压，不能升压。 [例1] 如图1所示的（）、（）两电路中，当两端与两端都分别加上220V的交变电压时，测得间与间的电压均为110V。 （1）若分别在与两端都加上110V的交变电压，则间与间的电压分别为（ ） A. 220V，220V B. 220V，110V C. 110V，110V D. 220V，0V （2）若分别在两端与两端加上110V的恒定电压，则间与间的电压分别为（ ） A. 220V，110V