2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 電路與電能傳輸 3 電能的傳輸 4 電能的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用學(xué)案 教科版選修1 -1.doc

3電能的傳輸 4電能的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.知道電能輸送過程中引起損耗的原因2知道減小線路損耗的方法(難點)3會計算電能的損耗(難點)4知道變壓器的工作原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系，并能夠進(jìn)行相關(guān)的計算(重點)5了解電能與其他形式的能之間可以相互轉(zhuǎn)化.自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知知識梳理一、高壓輸電1輸電線路上的熱損耗：QI2Rt.2高壓輸電的原因輸送功率一定PUI，提高輸送電壓U，則可以減小線路上的電流，從而使線路上損耗的功率大幅度減小二、變壓器、電能的轉(zhuǎn)化1變壓器的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成與電源相連的線圈叫原線圈，也叫初級線圈，與負(fù)載相連的線圈叫副線圈，也叫次級線圈2變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)3變壓器兩端的電壓變壓器原、副線圈兩端的電壓與其匝數(shù)成正比，即.n2>n1這種變壓器稱為升壓變壓器n2<n1這種變壓器稱為降壓變壓器4低壓用電高壓用電很不安全，所以終端用戶必須經(jīng)過降壓變壓器把電壓降下來工農(nóng)業(yè)用電中多采用380 V或者220 V的電壓，生活用電一般采用220 V的電壓5電能的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用電能可以轉(zhuǎn)化為機械能、化學(xué)能、內(nèi)能、光能、聲能、電磁能等基礎(chǔ)自測1思考判斷(1)輸電線路存在電阻，就一定會有電能的損耗()(2)減小輸電損耗的最好方法是提高輸電電壓()(3)電能的損耗受電流的影響比受電阻的影響更為顯著()(4)變壓器不但能改變交流電壓，也能改變直流電壓()(5)變壓器的原理是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，副線圈輸出的電流是原線圈電流的感應(yīng)電流()(6)變壓器副線圈匝數(shù)多，則副線圈的電壓高()【提示】(1)(2)(3)(4)(5)(6)2一變壓器原線圈100匝，副線圈200匝，在原線圈加10 V直流電壓()A副線圈兩端電壓為20 VB副線圈兩端電壓為5 VC副線圈兩端電壓為0 VD以上說法都不對C在原線圈一側(cè)加上直流電壓，產(chǎn)生的電流的磁場是恒定不變的，即穿過副線圈的磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，選項C正確3下面可以將電壓升高供給家用電燈的變壓器是()C電壓升高，原線圈的匝數(shù)要少于副線圈的匝數(shù)，要接交流電，接直流電時變壓器不工作，故C正確4(多選)遠(yuǎn)距離輸電時，當(dāng)輸送的功率相同時，輸送導(dǎo)線上的電阻損失的功率應(yīng)是() 【導(dǎo)學(xué)號：37032076】A與輸送的電壓的平方成正比B與輸送的電流的平方成正比C與輸送的電壓的平方成反比D與輸電導(dǎo)線上的電壓降的平方成正比BCD損失的功率P損I2R，故BD正確；又I得：P損I2R2R，故C正確；綜上所述本題答案是BCD.合 作 探 究攻 重 難高壓輸電1采用高壓輸電的原因線路中的電阻要消耗電能，線路的電阻越大，流過線路的電流越大，線路中的損耗就越多，減小線路上功率損失的方法有兩個途徑：第一，減小輸電導(dǎo)線上的電阻R.據(jù)R知，在實際輸電線路中，輸電導(dǎo)線的長度不能減小，可以用電阻率小的導(dǎo)體材料，像銅和鋁等金、銀屬于貴重金屬，做輸電導(dǎo)線就不現(xiàn)實了，但在大規(guī)模集成電路里是要用這種金屬導(dǎo)體的最后一點是增大導(dǎo)體的橫截面積，這又給架線工作帶來困難，同時也會耗費大量的金屬材料第二，減小輸電電流I，根據(jù)公式I知，要減小電流，減小輸送功率是錯誤的選擇，你的目的就是輸送電能再就是提高電壓，在輸送功率一定、輸電線電阻一定的條件下，輸電電壓提高到原來的n倍，根據(jù)公式P損()2R可以推算，輸電線上的功率損失將降為原來的.根據(jù)以上分析，采用高電壓輸電是減小輸電線上功率損耗最有效、最經(jīng)濟的措施2遠(yuǎn)距離輸電過程的示意圖如圖331所示理想變壓器P1P2，P3P4，P2P3P線耗圖3313幾個常用的關(guān)系式(1)電流關(guān)系：，I2I3，.(2)電壓關(guān)系：U2I2R線U3，其中n1、n2、n3、n4分別表示升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)(3)功率關(guān)系：P1P2，P2P線耗P3，P3P4，P4P1P線耗，P線耗IR線(多選)某電站向遠(yuǎn)處輸送一定功率的電能，則下列說法中正確的是()A輸電線不變，將送電電壓升高到原來的10倍時，輸電線損耗的功率減為原來的B輸電線不變，將送電電壓升高到原來的10倍時，輸電線損耗的功率減為原來的C送電電壓不變，將輸電線的電阻減半時，輸電線損耗的功率減為原來的一半D送電電壓不變，將輸電線的電阻減半時，輸電線損耗的功率增為原來的4倍思路點撥：輸送功率一定即P送I送U送一定輸電線不變即導(dǎo)線電阻R線不變P損I2R線，而I.BC輸電線上功率損失P損I2R線()2R線，則R線、P一定時，U升高到原來的10倍，P損減為原來的，A項錯，B項對P、U一定時，P損與R線成正比，R線減半，P損也減半，故C對，D錯故選BC.在分析這類問題時，要注意輸送功率一定時，電壓、電流、電阻和功率的關(guān)系.針對訓(xùn)練1(多選)遠(yuǎn)距離輸送交變電流都采用高壓輸電已建成750 kV線路，采用高壓輸電的優(yōu)點是()A可以提高輸電的效率B可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C可減少輸電線上的能量損耗D可以減少輸電的時間AC遠(yuǎn)距離輸電過程中，由于電流的熱效應(yīng)，輸電線上發(fā)生熱損耗，根據(jù)焦耳定律，損耗功率P損I2RR，式中P為輸電功率，U為輸電電壓，R為輸電線電阻，在P、R不變時，P損，所以采用高壓輸電可減少輸電線上的能量損耗，提高輸電的效率，A、C正確變壓器的應(yīng)用1理想變壓器：不計變壓器線圈的熱損失和鐵芯發(fā)熱損失的能量，變壓器副線圈提供給用電器的電功率等于發(fā)電機提供給原線圈的電功率2理想變壓器的磁通量全部集中在鐵芯內(nèi)，穿過原、副線圈的磁通量相同，穿過每匝線圈的磁通量的變化率也相同，因此每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相同，原、副線圈產(chǎn)生的電動勢和原、副線圈的匝數(shù)成正比在線圈電阻不計時，線圈兩端電壓等于電動勢所以變壓器原、副線圈的兩端電壓與匝數(shù)成正比3升壓變壓器和降壓變壓器：由變壓器公式，當(dāng)變壓器原線圈匝數(shù)少，副線圈匝數(shù)多時，副線圈兩端電壓高于原線圈兩端電壓，則變壓器為升壓變壓器；當(dāng)變壓器原線圈匝數(shù)多，副線圈匝數(shù)少時，副線圈兩端電壓低于原線圈兩端電壓，則變壓器為降壓變壓器4規(guī)律：理想變壓器中，原、副線圈兩端的電壓之比等于它們的匝數(shù)之比，.理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，P入P出，即U1I1U2I2.因此，原、副線圈中的電流之比等于匝數(shù)的反比，.一理想變壓器，原線圈輸入電壓為220 V時，副線圈的輸出電壓為22 V如將副線圈增加100匝后，則輸出電壓增加到33 V，由此可知原線圈匝數(shù)是_匝，副線圈匝數(shù)是_匝【解析】由可知原、副線圈原來的匝數(shù)比， 若副線圈增加n100匝，輸出電壓U233 V，由可得， 由得n12 000匝，n2200匝【答案】2 000200無論線圈的匝數(shù)增加還是減小，緊緊抓住電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系去列式求解.針對訓(xùn)練2如圖332所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為31，副線圈接三個相同的燈泡，均能正常發(fā)光，原線圈上串聯(lián)一相同的燈泡A，則() 【導(dǎo)學(xué)號：37032077】圖332A燈A也能正常發(fā)光B燈A將會燒壞C燈A比另三個燈都暗D不能確定A原線圈、副線圈電流之比，I1，副線圈中通過每燈的電流等于其額定電流I額，通過燈A的電流I1I額，所以也能正常發(fā)光當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1(多選)關(guān)于輸電技術(shù)，下列說法中正確的是()A減小輸電導(dǎo)線的電阻可以減小損失的功率B提高輸送電壓從而減小輸送電流，可以減小損失的功率C提高輸送電壓可減小損失的功率，因此可以無限提高輸電電壓D采用電網(wǎng)供電可減小損失的功率AB減小損失的功率可以通過減小輸電線的電阻和輸電電流來實現(xiàn)減小輸電電流即提高輸電電壓，但不能無限提高采用電網(wǎng)供電可以減少重復(fù)建設(shè)，保障供電質(zhì)量，合理調(diào)度電力2(多選)遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電，我國正在研究用比330 kV高得多的電壓進(jìn)行輸電，采用高壓輸電的優(yōu)點是()A可節(jié)省輸電線的銅材料B可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C可減少輸電線上的能量損失D可加快輸電的速度AC在保證功率不變的情況下，提升電壓的目的就是降低輸電電流，從而可以減少送電損失，并能節(jié)省電線材料3500千伏超高壓輸電是我國目前正在實施的一項重大工程若輸送功率為3 200萬千瓦，原來采用200千伏輸電，由于輸電線有電阻而損失的電功率為P，則采用500千伏超高壓輸電后，在輸電線上損失的電功率為(設(shè)輸電線的電阻未變)()A0.4 PB0.16 PC2.5 PD6.25 PB根據(jù)P損r可知：當(dāng)輸電電壓由200 kV升高到500 kV時，其線路損耗由P減小到0.16 P，故B正確，ACD錯誤4變壓器原線圈應(yīng)該與_(選填“直流”或“交流”)電源相連如果原線圈兩端的電壓為220 V，匝數(shù)為110匝，副線圈的匝數(shù)為22 匝，則副線圈兩端的電壓是_V.圖333【解析】變壓器原線圈應(yīng)該與交流電源相連，根據(jù)，得U2U1220 V44 V.【答案】交流44