《2025年金版教程高中新课程创新导学案高中物理选择性必修第二册人教版》

实践提升
例如图所示，小型发电厂通过升压、降压变压器把电能输送给用户。已知发电厂的输出功率为50kW，输出电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，两个变压器间输电导线的总电阻R = 15Ω，降压变压器的输出电压为220V。不计输电过程中感抗和容抗造成的电压损失，变压器均视为理想变压器。求:
　　　　　
(1)两个变压器间的输电导线上损失的电压;
(2)降压变压器原、副线圈的匝数之比;
(3)若用户安装的都是“220V　40W”的日光灯，则允许同时开多少盏灯让其正常发光？
[实践探究](1)如何求高压远距离输电过程中的输电电流？
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(2)高压远距离输电过程中，各部分的电压关系是什么？
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(3)高压远距离输电过程中，各部分的功率关系是什么？
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[规范解答]　______________________________

答案： 实践探究
(1)提示:$I_{线}=\frac{P_{2}}{U_{2}}=\frac{P_{3}}{U_{3}}=\frac{U_{损}}{r}$。
(2)提示:$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{n_{1}}{n_{2}},\frac{U_{3}}{U_{4}}=\frac{n_{3}}{n_{4}},U_{2}=U_{损}+U_{3}$。
(3)提示:$P_{1}=P_{2},P_{3}=P_{4},P_{2}=P_{损}+P_{3}$。[规范解答]
(1)由$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{n_{1}}{n_{2}}$知,升压变压器副线圈输出的电压为$U_{2}=\frac{n_{2}}{n_{1}}U_{1}=\frac{5}{1}\times500V = 2500V$输电线路上的电流$I_{2}=\frac{P}{U_{2}}=\frac{50\times10^{3}}{2500}A = 20A$输电导线上损失的电压$\Delta U = I_{2}R = 20\times15V = 300V$。
(2)降压变压器的输入电压为$U_{3}=U_{2}-\Delta U = 2500V - 300V = 2200V$降压变压器原、副线圈的匝数比$\frac{n_{3}}{n_{4}}=\frac{U_{3}}{U_{4}}=\frac{2200V}{220V}=\frac{10}{1}$。
(3)输电导线上损失的功率$\Delta P = I_{2}^{2}R = 20^{2}\times15W = 6000W = 6kW$用户得到的功率$P_{用}=P - \Delta P = 50kW - 6kW = 44kW$则允许同时开灯的盏数$n=\frac{P_{用}}{P_{灯}}=\frac{44\times10^{3}W}{40W}=1100$盏。[答案]
(1)300V
(2)10 : 1
(3)1100盏
@@
(1)提示:$I_{线}=\frac{P_{2}}{U_{2}}=\frac{P_{3}}{U_{3}}=\frac{U_{损}}{r}$。
(2)提示:$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{n_{1}}{n_{2}},\frac{U_{3}}{U_{4}}=\frac{n_{3}}{n_{4}},U_{2}=U_{损}+U_{3}$。
(3)提示:$P_{1}=P_{2},P_{3}=P_{4},P_{2}=P_{损}+P_{3}$。[规范解答]
(1)由$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{n_{1}}{n_{2}}$知,升压变压器副线圈输出的电压为$U_{2}=\frac{n_{2}}{n_{1}}U_{1}=\frac{5}{1}\times500V = 2500V$输电线路上的电流$I_{2}=\frac{P}{U_{2}}=\frac{50\times10^{3}}{2500}A = 20A$输电导线上损失的电压$\Delta U = I_{2}R = 20\times15V = 300V$。
(2)降压变压器的输入电压为$U_{3}=U_{2}-\Delta U = 2500V - 300V = 2200V$降压变压器原、副线圈的匝数比$\frac{n_{3}}{n_{4}}=\frac{U_{3}}{U_{4}}=\frac{2200V}{220V}=\frac{10}{1}$。
(3)输电导线上损失的功率$\Delta P = I_{2}^{2}R = 20^{2}\times15W = 6000W = 6kW$用户得到的功率$P_{用}=P - \Delta P = 50kW - 6kW = 44kW$则允许同时开灯的盏数$n=\frac{P_{用}}{P_{灯}}=\frac{44\times10^{3}W}{40W}=1100$盏。