高中物理 第五章 交变电流 5.5 电能的输送1学案新人教版选修3-2.doc

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1、5.5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.3.3.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[问题设计]如图1所示,假定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,输送功率为P,发电厂输出的电压为U.那么:图1(1)远距离大功率输电面临的困难是什么?(2)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?降低输电损耗的两个途径是什么?(3)为什么远

2、距离输电必须用高压呢?[要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R,电流为I)1.电压损失输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值.ΔU=U-U′=IR.2.功率损失(1)远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的电功率ΔP=I2R.(2)若输电线上损失的电压为ΔU,则功率损失还可以表示为ΔP=,ΔP=ΔU·I.3.减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R=ρ可知,距离l一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截面积可减小电阻.(2)减小输电电流I由P=UI可知

3、,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流.[延伸思考]为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗?二、远距离输电电路中的各种关系[问题设计]某发电站向远处送电的示意图如图2所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路.图2(1)结合闭合电路的知识,分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计).(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系?[要点提炼]远距离输电问题的分析1.远距离输电基本原理在发电站内用升压,然后进行远距离输电,在用电区通过

4、降到所需的电压.2.解决远距离输电问题时,应首先画出输电的电路图,如图3所示,并将已知量和待求量写在电路图的相应位置.图33.分析三个回路,在每个回路中,变压器的原线圈是回路的用电器,而相应的副线圈是下一个回路的电源.4.综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒:P=U1I1=U2I2=P用户+ΔPΔP=IRP用户=U3I3=U4I4.(2)电路知识:U2=ΔU+U3ΔU=I2R(3)变压器知识:====.其中ΔP=IR,ΔU=I2R往往是解题的切入点.一、输电线上功率损失的计算例1超导材料电阻降为零的

5、温度称为临界温度.1987年我国科学家制成了临界温度为90K的高温超导材料,利用超导材料零电阻的性质,可实现无损耗输电.现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4Ω,它提供给用电器的电功率为40kW,电压为800V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为()A.1kWB.1.6×103kWC.1.6kWD.10kW例2三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)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧

6、,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?二、远距离输电问题例3某小型水电站的电能输送示意图如图4所示,发电机的输出电压为200V,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V的用电器正常工作,则()图4A.>B.

7、于降压变压器的输入功率例4发电机的输出电压为220V,输出功率为44kW,输电导线的电阻为0.2Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户,则:(1)画出全过程的线路示意图;(2)求用户得到的电压和功率;(3)若不经过变压而直接将电送到用户,求用户得到的电压和功率.1.(输电线上功率损失的计算)中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率

8、为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为()A.B.C.2PD.4P2.(输电线上电压损失问题)照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的,可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些,这是因为用电高峰时()A.总电阻比深夜时大,干路电流小,每盏灯分到的电压较小B.总电阻比深夜时大,干路电流小,每一支路的电流较小C.总电

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