高中物理第五章交变电流5.5电能的输送学案新人教版选修

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1、5　电能的输送[学习目标]1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题．一、降低输电损耗的两个途径1．输送电能的基本要求(1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障．(2)保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．(3)经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小．2．输电线上的功率损失：ΔP＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻．3．降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻：在输电

2、距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积．(2)减小输电线中的电流：为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．二、电网供电1．远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．2．电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．3．电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益．(2)减小断电的风险，调节不同

3、地区电力供需的平衡，保障供电的质量．(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电线电流的平方成正比．(　√　)(2)由P＝可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小．(　×　)(3)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压．(　√　)(4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．(　×　)2．输电线

4、的总电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为________．答案　U22∶U12一、降低输电损耗的两个途径[导学探究]　如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)．那么：图1(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(3)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？答案　(1)U′＝U－ΔU＝U－r.(2

5、)不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和．(3)由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因．功率损失表达式：ΔP＝I2r＝r，所以降低功率损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U.[知识深化]1．输电线上的电压损失：ΔU＝U－U′＝Ir＝r.2．输电线上的功率损失(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流．(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝，其中ΔU为输电线上的电压损失．

6、3．减少电压损失和功率损失的方法(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρ，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．(2)减小输电电流I，根据I＝，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的.例1　三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)在(1)情况下，某处与电

7、站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？答案　(1)2500A　(2)1.25×108W　(3)1000A　2×107W　解析　(1)由P＝UI得I＝＝＝2500A(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝25002×2×10W＝1.25×108W损失功率与输出功率之比为＝＝(3)将电压升高至50万伏时，I′＝＝＝1000A输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·

8、2r＝10002×2×10W＝2×107W损失功率与输出功率之比为＝＝.例2　(多选)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线总电阻为R线，通过输电线的电流为I，学校输入电压为U2，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是(　　)A.B.C．I2R线D．I(U1－U2)答案　BCD解析　输电线功率损耗P损＝I2R线＝＝IU线，其中U线＝U1－U2，故B、C、D正确．P损＝I2r＝＝ΔU·I.式中必须注意，ΔU为输电线路上的电压损失，而不是输电电