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高中物理 第二章 交变电流 2.7 电能的输送学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

高中物理 第二章 交变电流 2.7 电能的输送学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案_第1页
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7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.4.了解直流输电.一、电能输送中的电压损失和电能损耗1.电压损失:输电线始端电压U与末端电压U′的差值,ΔU=U-U′=Ir.2.功率损失:输电线路的功率损失,ΔP=I2r,r为输电线电阻.3.减小电压、功率损失的方法:(1)减小电阻:由r=ρ可知,输电距离、ρ一定时,使用电阻率小的材料,增大导线横截面积可减小电阻.(2)提高输送电压:由P=UI可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流,即采用高压输电.二、远距离输电系统目前世界各国都采用电网供电,在发电站内用升压变压器升压,然后再进行高压输电,在用电区通过降压变压器降到所需电压.三、直流输电当交流输电功率很大时,导线的电感、电容引起的电压及电能损失很大;同一电网的发电机同步运行,技术上存在困难,所以有些大功率输电线路采用直流输电.[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,输电线上的电功率损失就越小.(×)(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、电能输送中的电压损失和电能损耗[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)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.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)1000A2×107W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′2·2r=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...

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