变压器和远距离输电
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2024高考物理复习重难点解析—直流电路和交流电路(全国通用)这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少,大多数情况都是同时涉及到几个知识点,而且都是闭合电路欧姆定律、焦耳定律、变压器的原理的内容结合起来考查,考查时注重物理思维与物理能力的考核.例题1. 电路如图所示,电源内阻为r ,L 1、L 2、L 3为相同规格小灯泡,当滑动变阻器R 的滑片向右滑动时( )A .小灯泡L 1比L 2亮,L 2比L 3亮B .电源内阻损耗功率增加C .电源效率降低D .灯泡L 2变暗【答案】D 【解析】A .由于123I I I =+则灯泡L 1中的电流大于灯泡L 2中的电流,小灯泡L 1比L 2亮。
由于灯泡L 2支路的总电阻大于灯泡L 3支路的电阻,则灯泡L 2支路的电流小于灯泡L 3支路的电流,即L 2比L 3暗,A 错误;B .滑动变阻器的滑片向右滑动时,接入电阻增大,干路电流减小,根据2P I r =可知,电源内阻损耗功率减小,B 错误;C .根据()221=1I R r IRr R η=++外外外可知,滑动变阻器的滑片向右滑动时,接入电阻增大,外电阻增大,电源效率增大,C 错误;D .滑动变阻器的滑片向右滑动时,接入电阻增大,根据“串反并同”可知,灯泡L 2中的电流减小,则灯泡L 2变暗,D 正确。
故选D 。
例题2.(多选) 如图为某地铁系统供电的变电站示意图,理想变压器原线圈两端连接有效值为36kV 的交流电源,两副线圈分别连接牵引电机和照明系统。
已知两副线圈匝数分别为2n 和3n ,牵引电机的额定电压为1500V ,额定功率为180kW ,照明系统的额定电压为220V ,闭合开关S ,牵引电机和照明系统均能正常工作。
则( )A .23::7511n n =B .牵引电机的内阻为12.5ΩC .S 断开后,原线圈电流为5AD .S 断开前后,原线圈电流不变【答案】AC 【解析】A .根据223315007522011n U n U === A 选项正确;B .若对于求纯电阻用电器223150012.518010U R P ==Ω=Ω⨯额额因电动机是非纯电阻用电器,故内阻不等于12.5Ω,故B 选项错误; C .S 断开,由原线圈输入功率与副线圈输出功率相等,即11222180kW I U I U P ===可得3213118010A 5A 3610P I U ⨯===⨯C 选项正确;D .S 断开后,减少了照明系统消耗的电功率,原线圈的输入功率也要减少,而原线圈两端电源电压136kV U =不变,故原线圈电流1I 应变小,D 选项错误。
1.高考中交流电路部分主要考查交变电流的产生和描述、交流电有效值、变压器的规律及动态分析、远距离输电等知识点。
对理想变压器问题应该从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点几个方面正确理解。
远距离输电问题应该分段分析,注意各段电压、电流、功率的关系。
掌握输送电过程中功率损失和电压损失。
2.理想变压器和远距离输电问题有时也和电磁感应一起考查,熟练应用法拉第电磁感应定律、楞次定律判断感应电动势、感应电流的方向。
一.理想变压器基本模型(1)理想变压器的构造、作用、原理及特征。
构造:两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。
作用:在办理送电能的过程中改变电压。
原理:其工作原理是利用了电磁感应现象。
特征:正因为是利用电磁感应现象来工作的,所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交流电压。
(2)理想变压器的理想化条件及规律如图所示,在理想变压器的原线圈两端加交流电压U 1后,由于电磁感应的原因,原、副线圈中都将产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,有∆∆=∆∆=222111,φεφεn t n 忽略原、副线圈内阻,有2211,εε==U U 。
另外,考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁,即认为任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相同,于是又有21φφ∆=∆。
由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U =。
在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分,分别俗称为“铜损”和“铁损”),有21P P =,而111U I P =,222U I P =。
于是又得理想变压器的电流变化规律为1221n n I I =。
由此可见:①理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因素的差别)。
②理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想化条件下的新的表现形式。
高中物理-变压器、电能输送知识点基础知识一、变压器1.理想变压器的构造、作用、原理及特征构造:两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器.作用:在输送电能的过程中改变电压.原理:其工作原理是利用了电磁感应现象.特征:正因为是利用电磁感应现象来工作的,所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压.2.理想变压器的理想化条件及其规律在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后,由于电磁感应的原因,原、副线圈中都将产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律有:,忽略原、副线圈内阻,有U1=E1,U2=E2另外,考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁,即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等,于是又有由此便可得理想变压器的电压变化规律为在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分,分别俗称为“铜损”和“铁损”),有P1=P2 而P1=I1U1 P2=I2U2于是又得理想变压器的电流变化规律为由此可见:(1)理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别.)(2)理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式.3、规律小结(1)熟记两个基本公式:即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。
②P入=P出,即无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。
(2)原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等.(3)原副线圈中电流变化规律一样,电流的周期频率一样(4)公式中,原线圈中U1、I1代入有效值时,副线圈对应的U2、I2也是有效值,当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时,副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值.(5)需要特别引起注意的是:①只有当变压器只有一个副线圈工作时,才有:②变压器的输入功率由输出功率决定,往往用到:,即在输入电压确定以后,输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比,与原线圈匝数的平方成反比,与副线圈电路的电阻值成反比。
远距离输电减小损失的方法
远距离输电减小损失的方法主要有以下几种:
1. 减小输电线的电阻:采用电阻率小的材料来制造输电线,这样可以降低输电线的功率损失。
2. 增加输电线的横截面积:通过增加输电线的直径或片数,可以有效地减小输电线的电阻,从而降低输电线的功率损失。
3. 提高输电电压:通过提高输电电压,可以减小输电电流,从而降低输电线的功率损失。
4. 采用变压器升压输电:变压器可以将电能转化为磁场能,然后再转化为电能,这样可以提高输电电压,从而减小输电电流,降低输电线的功率损失。
5. 优化输电线路:通过优化输电线路的路径和布局,可以减小输电线长度和电阻,从而降低输电线的功率损失。
6. 采用无功补偿技术:通过在输电线路上安装无功补偿装置,可以补偿输电线路的无功损耗,从而提高输电效率。
7. 采用直流输电技术:直流输电可以减少输电过程中的能量损失,并且不受线路电阻和感抗的影响,因此具有较高的输电效率。
这些方法可以单独使用,也可以结合使用,以最大程度地降低远距离输电的损失。
远距离输电知识点
1. 远距离输电为啥会有电能损耗呀?就像你跑长跑会累一样,电在传输过程中也会有消耗呀!比如从发电站输送到几百公里外的城市。
2. 升高电压能减少电能损耗,这你知道不?好比你走楼梯,一步跨两级就会轻松一点,电也是这样,电压升高了,损耗就小啦!像西电东送工程就是用高电压来输电的。
3. 远距离输电的线路很重要哦!这就好比是道路,路不好走,车能跑得快吗?像那些老旧的输电线路就可能影响输电效果。
4. 变压器在远距离输电中可关键啦!它就像个神奇的转化器,能把电压变来变去。
你想想,如果没有它,电怎么能顺利到达不同地方呢?比如在小区里就会有变压器把电压变低供我们使用。
5. 远距离输电可不是随便弄弄的,要精心设计呢!这就像搭积木,得好好规划才能搭得稳呀!不同地区的输电方案都得量身定制呢。
6. 我们能用上远方送来的电,真得感谢远距离输电技术呀!这是不是很了不起?就像你收到远方朋友寄来的礼物一样惊喜!它让我们的生活变得更便利啦!
我的观点结论:远距离输电真的太重要了,它让电能够跨越距离,为我们的生活提供源源不断的能量!。