高中物理 第二章 交变电流 第七节 电能的输送预习导学案 粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理学案VIP免费

第七节电能的输送【思维激活】在我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束，由于低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠。农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象（离变压器较远的用户），（1）电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；（2）日光灯不能启动；（3）洗衣机没劲等。尤其是过节时现象更明显，这是为什么呢？提示：低压输电线较细，电阻较大，导线的电压降较大，致使用户末端电压远低于额定电压（有时甚至不高于160V）。到了过节的时候，各家用电器增多，所有用电器都是并联连接，总电阻会更小，线路电流更大，输电导线上分得的电压变多，致使用户电压降低，就会出现上述现象。经过低太改造后，换上了合格的输电导线，以上现象就不明显了。【自主整理】为什么要采用高压输电（1）电功率损失：输电导线上有电阻，当电流通过时，由于电流的热效应会引起电功率的损失。可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失。（2）电压损失：导线上的电阻，电流流过电阻会带来电压的损失。对交流电路，由于电流的变化，输电导线上的自感作用会阻碍电流的变化，产生感抗。在空中架设的输电导线与大地之间构成一个电容器，地下电缆或海底电缆与大地或海水之也会构成电容器，交流电通过时会产生容抗。感抗和容抗（也叫电抗）也会造成电压损失。（3）高压输电：减小电阻就要增粗导线，增粗导线有带来两个不利，其一，耗费更多的金属材料；其二，会使电抗更大，造成更大的电压损失。只有采用小电流输电才会避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠提升电压来实现。【高手笔记】1.如何把握远距离输电的基本网络和功能关系？剖析：（1）远距离输送电网基本结构：如图2-7-1所示图2-7-1（2）输电导线损失的电功率：由P损=I线2R线可推得P损=2)(UPR线（3）两个基本公式：电压关系U升=U线+U降=IR线+U降能量关系P出=P线+P降或IU升=I2R线+IU降。总之，远距离送电的电路属于非纯电阻电路、电功和电势不相等，电功率P=UI，电势功率1P线=222UPrI·r，在送电过程中，不变的是输送的总功率P，输电电流UPI，绝对不能由I=U/R来求电流，这是因为输电线路并非纯电阻电路，且电压U没有全部降在输电线路的电阻R上。2.“提高电压，降低电流”是否与欧姆定律相矛盾？剖析：不矛盾。欧姆定律是对纯电阻耗能元件成立的定律，而“提高电压，降低电流”是从输送角度，由P=IU，且P一一的条件下得出的结论，两者没有联系。3.高压输电是不是电压越高越好？剖析：输电线上的电压损失，不但有导线电阻引起的电压损失，而且有电抗引起的电压损失，电抗造成的电压损失随电压的增大而增大，所以高压输电并非电压越高越好。另外，电压越高，对线路和变压器的技术要求就越高，线路的修建费用就会增多，所以实际输电时，综合考虑各种因素，依照不同的情况，选择适合的输电电压。【名师解惑】1.远距离输电问题的解法在中学物理中远距离输电问题，由于涉及的物理量多、物理知识多、综合性强而成为学习的重点和难点。为了迅速而准确地分析解答此类问题，应按照下列解法进行。方法是：先画出输电线路简图，标出涉及的物理量（如图2-7-2所示）。注意搞清楚在发电厂和用户之间的一升一降变压器，把整个输电线路分成三个彼此绝缘而又通过能量相互紧密联系的电路，再综合运用下面三方面知识求解。图2-7-2（1）能量守恒：P源出=U1I1=U2I2=P热损+P用户+P线损=I22R=U2线/RP用户=U4I4=U3I2（2）电路知识：E=I1r+U1U2=I2R+U3U线=I2R（3）变压器知识（理想）：244343122121IInnUUIInnUU注意：高压输电电压指图中U2，输电线上损失的电压指导线电阻R上的电压降：U线=I2R2.高压输电是怎样减小线路中功率损失的？剖析：线路中的电阻是要消耗电能的，电阻越大，流过的电流越大，线路中损耗就越多，根据功率公式P损=I2R可知，减小线路上的功率损失的方法有两个途径：第一、减小输电导线上的电阻R，据电阻定律R=ρsl知，在实际输电线路中，输电导线的长度不能减小，可以用电阻率ρ小的材料，像用铜和铝等，金、银属贵重金属，做输电导线就不现实了，但在大规模集成电路里是要...