高中物理 第二章 交变电流 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[目标定位]1.了解远距离输电线路的基本构成.2.掌握远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.3.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.一、电能输送中的电能损耗和电压损失1.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，称为输电线上的电压损失，ΔU＝U－U′，如图1所示，电压损失还可以表示为ΔU＝IR线＝R线.图1(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.2.输电线上的电能损耗(1)损失功率计算：ΔP＝I2R线，I为输电电流，R线为输电线的总电阻.(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(填“高”或“低”)压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施.深度思考“提高电压，减小电流”与欧姆定律矛盾吗？答案不矛盾.欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律，而“提高电压，减小电流”是从输送角度，由P＝UI，且P一定的条件下得出的结论，两者没有矛盾.例1中国已投产运行的1000kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，不考虑其他因素的影响.则()A.输电电流变为原来的2倍B.输电线上降落的电压将变为原来的2倍C.输电线上降落的电压将变为原来的D.输电线上损耗的电功率将变为原来的解析根据输送电功率P输＝U输I输及P输不变，可知，输电电流I输＝∝，当U输变为原来的2倍时，I输变为原来的，选项A错误；输电线上降落的电压U降＝I输R线∝I输，所以，当输电电流变为原来的时，输电线上降落的电压也变为原来的，选项B错误，C正确；输电线上损耗的电功率P损＝IR线∝I，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的，选项D错误.答案C1注意区别：①输电电压U与输电线上降落的电压ΔU；②输电功率P与输电线上损失的功率ΔP.2抓住不变量：输送电功率不变，由P＝UI判断出输电电流I的变化，从而由ΔU＝IR、ΔP＝I2R判断ΔU、ΔP的变化.例2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)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.答案BCDP损＝I2R＝＝ΔU·I.式中必须注意，ΔU为输电线路上的电压损失，而不是输电线电压.二、高压输电线路的分析与计算1.输送过程图(如图2所示)：图2(1)功率关系P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒(2)电压、电流关系＝＝，＝＝→理想变压器2.特别强调(1)升压变压器副线圈的电压不等于降压变压器原线圈的电压，输电线上的电压损失ΔU＝I线R线，输电线上的功率损耗ΔP＝IR线.(2)输电线的电阻计算时，应注意输电线长度为距离的两倍.深度思考在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I＝，对不对？为什么？答案不对.U为输电电压，而不是加在输电导线上的电压，即U≠Ir，而输电电流可通过＝求得.例3一台发电机最大输出功率为4000kW、输出电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电.输电线路总电阻R＝1kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V,60W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则()A.T1原、副线圈电流分别为103A和20AB.T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220VC.T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D.有6×104盏灯泡(220V,60W)正常发光解析远距离输电的电路如图所示，在升压变压器原线圈中有P＝U1I1，故得原线圈中电流为103A，在远距离输电线路中由ΔP＝IR线得T1副线圈中电流为20A，故选项A正确；在远距离输电线路中由P＝U2I2和I线＝I2得U2＝2×105V，由ΔU＝I线R线，ΔU＝U2－U3可得T2原线圈电压为1.8×105V，由于灯泡能正常发光，故T2副线圈电压为220V，故选项B正确；由变压器变压特点知变压比与匝...