高中物理 第4章 远距离输电 第3节 电能的远距离传输学案 鲁科版选修3-2-鲁科版高二选修3-2物理学案VIP免费

第3节电能的远距离传输1.了解从变电站到用户的输电过程，知道远距离输电时应用高电压的原因．2.理解降低输电损耗的两个途径及其各自的优缺点．3.掌握远距离输电的典型电路，并能利用电路知识、变压器规律等解决问题．[学生用书P53])一、为什么要采用高压输电1．电功率损失和电压损失电功率损失电压损失表达式ΔP＝I2RΔU＝IR减小方法(1)减小导线电阻，可采用电阻率小的材料或横截面积更大的导线(2)减小导线中电流(1)增大导线的横截面积来减小输电线电阻(2)减小导线中电流2．降低两种损失的途径——高压输电：输送电功率不变的前提下提高输电电压，会减小电流，从而减小导线上的电功率损失和电压损失．1．高压输电是否电压越高越好？提示：电压升高，会导致对空气放电，这就对导线的绝缘性能提出了更高的要求．另外高压送电对变压器也提出了更高的要求．因此输电电压也不是越高越好．在实际输电过程中输电电压要根据输送功率的大小、距离的远近、技术和经济各方面因素综合考虑．二、高压输电1．高压交流输电(1)基本环节(2)电路原理图(如图)2．高压直流输电的基本过程：在发电站区域经变压器升压，由换流设备将高压交流电变成高压直流电，用高压直流电进行远距离传输，在用户区域由逆变器将直流电变为交流电，经变压器降压送给用户．2．提高输电电压，减小输电电流，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．输电线上电压损失和功率损失的计算[学生用书P54]1．输电导线上的功率损失(1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为R线，则输电线上的功率损失为ΔP＝I2R线．(2)减小输电线上功率损失的方法①减小输电线的电阻R线：由R线＝ρ得，要减小R线，在l保持不变的情况下，可以减小ρ，增大S.②减小输电电流I：由P＝UI得，在输送功率一定的情况下，提高输电电压，即可减小输电电流．采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施．2．输电线上的电压损失(1)输电线路始端电压U跟末端电压U′的差值，称为输电线路上的电压损失，ΔU＝U－U′，如图所示，电压损失还可以表示为ΔU＝IR线＝R线．(2)减少输电线上电压损失的方法①减小输电线的电阻．②提高输送电压．命题视角1“电损”问题的定性分析(多选)关于电能的输送，下列说法正确的是()A．仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少B．在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的能量越小C．电能输送使用铜铝合金而不是银，原因是同种情况下，使用银材料，输电线损失的功率大D．在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越细的导线损失的能量越小[解题探究]电能输送过程中，引起电压、电功率损失的原因有哪些？[解析]输送电能的基本要求是可靠、保质、经济．当输电功率一定时，设为P，P＝IU，I是输电电流，U是输电电压，设输电导线电阻为R，则输电线上的损耗为P损＝I2R＝R.要减小损耗有两条途径：一是减小输电电流，即增大输电电压U(高压输电)；二是减小输电电线的电阻，即增大导线横截面积、缩短输电距离、换电阻率更小的材料，但不经济实际输电时，应综合考虑各种因素．所以C、D错误，A、B正确．[答案]AB命题视角2“电损”问题的定量计算(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，下列说法正确的是(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[解题探究](1)输送功率一定时，输电电压和输电电流满足什么关系？(2)输电线电阻一定时，损失的电压和电功率如何计算？[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P损＝I2r＝，可知P损∝，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A错误，B正确；线路上的电压损失U损＝Ir＝，可知U损∝，当输电电压U升高为原来的n倍时，电压损失变为原来的，故C正确...