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

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...