高中物理 第3章 电能的输送与变压器 3.1高压输电原理教师用书 沪科版选修3-2-沪科版高二选修3-2物理学案VIP专享VIP免费

3.1高压输电原理学习目标知识脉络1.了解远距离输电线上的损失与哪些因素有关.2.知道交流输配电网的设计.3.掌握输电线上的功率损失和电压损失的计算.(重点)4.掌握高压输电原理及减少输电线上功率损失的方法.(难点)远距离输电为什么要用高电压[先填空]1.电能损耗的根本原因输电线有电阻，输电线的电阻把电能转化为内能而损失掉.2.减少损耗的途径(1)可以增大导线横截面积以减小输电电阻.(2)采用升高输电电压的方法，以减小输电电流从而减小电能损耗.3.高压输电的原理由输电线上损耗的电功率公式P损＝可知，提高输送电能的电压，可以更有效的减小输电线路上的电能损失.[再判断]1.采用高压输电可以节省电线材料，减少输电线上能量损耗.(√)2.采用高压输电，可减少电能损耗，因而电压越高越好.(×)3.在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流I＝.(×)[后思考]1.减小输电电流，提高输电电压是否与欧姆定律相矛盾？【提示】不矛盾.欧姆定律I＝是对纯电阻元件成立的定律，当电阻恒定时，增大U则I随之增大.而“提高电压、减小电流”是从输电角度，当P恒定时，由P＝UI得出的结论，两者没有必然联系.2.减小输电电阻，可以减少电能损耗，是否导线越粗越好？【提示】不是.用增大导线横截面积的方法，可以减小电阻，但是导线过粗会耗材太多，同时导线太重，会给架设输电线带来很大困难.[合作探讨]在由发电厂向工厂和生活区输电时，输电损失在所难免.探讨1：输电线上电压损失和功率损失的主要原因是什么？【提示】输电线上电流I，输电线电阻R，则电压损失为ΔU＝IR；发热功率为ΔP＝I2R，这些电能以电热的形式损失掉了.探讨2：有哪些方法可以减小电压损失和功率损失？1【提示】一般采用提高电压和减小电阻的方法来减小电压损失和功率损失.[核心点击]1.电压损失：由于输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压U3比起始端电压要低.这就是输电线路上的电压损失ΔU＝U2－U3＝IR线.对于交流电路，感抗和容抗也会造成电压损失，高中阶段暂不研究.2.功率损失：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.设输电电流为I，输电线的电阻为R线，则功率损失为ΔP＝I2R线.图3113.减小输电线路上电压损失和功率损失的方法：根据电压损失的表达式ΔU＝IR线和功率损失ΔP＝I2R线可知，要减少输电线上的电压损失和功率损失，有两种方法：(1)减小输电线的电阻R线：根据电阻定律可知R线＝ρ，要减小输电线的电阻R线，可采用下述方法：①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线材料.②减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离.③增加导线的横截面积.可适当增大横截面积，太粗不可能，既不经济又架设困难.另外，用增大输电导线横截面积的方法来减小电阻.对低压照明电路有效，在高压线路中，因容抗和感抗造成的电压损失比电阻造成的还要大.故这种方法在高压输电中的应用效果不佳.(2)减小输电电流：在输电功率一定的条件下.根据P＝UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U.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，根据ΔU＝IR线＝R线知，输电线上的电压损失将变为原来的，根据ΔP＝·R线知，输电线上的功率损失将降为原来的.所以减小输电电流，采用高压输电的方法比减小输电线电阻的方法更有效.1.(多选)远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)()A.功率损失是原来的B.功率损失是原来的C.电压损失是原来的D.电压损失是原来的n倍【解析】设输电电压为U，所输送的功率为P，输电线路总电阻为R，则输电电流I＝，线路的功率损失ΔP＝I2R＝，可知ΔP∝，当输电电压U升高为原来的n倍时，功率损失变为原来的，故选项B正确；线路上的电压损失ΔU＝IR＝，可知ΔU∝，当输电电压升高为原来的n倍时，电压损失变为原来的，故选项C正确.【答案】BC2.某用电器离供电电源的距离为l，线路上的电流为I.若要求线路上的电压...