2018版高中物理第4章远距离输电章末整合提升学案鲁科版选修3_2
2018版高中物理第4章远距离输电章末整合提升学案鲁科版选修3_2第3页

解决远距离输电问题要注意以下两点:

1.画出输电线路示意图:包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压器、负载等,在图中标出相应物理量符号.

2.分别在"三个回路"以及"两个变压器"上找各物理量之间的关系,特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路,在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系.

例2 有一台内阻为1 Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如图3所示,升压变压器的匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻R=4 Ω,全校共22个班,每班有"220 V,40 W"的电灯6盏,若要保证电灯全部正常发光,求:

图3

(1)发电机输出功率;

(2)发电机电动势;

(3)输电效率;

(4)若使用灯数减半且正常发光,发电机输出功率是否减半.

答案 (1)5 424 W (2)250 V (3)97% (4)大于一半

解析 由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短,不必考虑这两部分输电导线上的功率损耗,发电

机的电动势E,一部分降在电源内阻上,另一部分为发电机的路端电压U1,升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上,其余的就是降压变压器原线圈电压U3,而U4应为灯的额定电压U额.

(1)对降压变压器:P3=P4=U4I4=nP灯=22×6×40 W=5 280 W而U3=U4=880 V

所以I3== A=6 A

对升压变压器:U1I1=U2I2=IR+U3I3=IR+P3=62×4 W+5 280 W= 5 424 W

所以,发电机的输出功率P出=5 424 W

(2)因为U2=U3+I线R=U3+I3R=880 V+6×4 V=904 V

所以U1=U2=×904 V=226 V

又U1I1=U2I2

所以I1==4I2=4I3=24 A