河北省邢台市第二中学高中物理交变电流

河北省邢台市第二中学高中物理交变电流

第五章 交变电流 ‎ 第5节 电能的输送 ‎【学习目标】‎ 1. 了解输电导线电能损失的主要原因,知道减少电能损失的两条途径。‎ 2. 说能出采用高压输电的原因,会求解输电导线上的功率损失等问题。‎ ‎3.认识高压输电的局限性。‎ ‎4.树立安全用电、节约用电的社会意识。‎ ‎【重点难点】‎ ‎1．理解高压输电是减少功率损失和电压损失的切实可行的措施。‎ ‎2．输电过程示意图中各物理量之间的关系。‎ ‎3．区别输电线上损失的功率和输电功率；输电线上损失的电压和输电电压。‎ ‎4．利用输电过程示意图进行简单的计算。‎ ‎【预习案】‎ ‎【导学提示】通读教材，理解采用高压输电的原因，区别几个重要的功率。‎ 一． 阅读课本回答下面问题：‎ ‎1．为什么存在远距离输电问题？‎ ‎2．输送电能的基本要求是什么？‎ ‎3．远距离大功率输电面临的困难是什么？‎ 二．输电线上的功率损失：‎ ‎1. 输电线上的功率损失的原因分析：‎ 由于输电线有 ，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为 ‎ 能而损失了，这是输电线上功率损失的主要原因。‎ ‎2. 输电线上的功率损失P线 设输电电流为I，输电线电阻为r,则 输电线的电压损失U线=‎ 输电线的功率损失为P线= .[‎ ‎3. 减少输电线的功率损失的方法：‎ 根据输电线的功率损失的表达式 可知，要减少输电线的功率损失，有两种途径：‎ 其一是 ： ‎ 其二是 ： ‎ 这两种途径如何能够实现？即：‎ ‎（1）如何减小输电线的电阻？‎ 根据电阻定律 可知, 要减小输电线的电阻r，可采用下述方法：(并分析各种方法的局限性)‎ A. B. C. ‎ ‎（2）如何减小输电电流？‎ 在输电功率一定的条件下，根据 可知，要减小输电线中的电流I，必须提高 ，这就是采用高压输电的道理。‎ ‎（3）解决教材上的思考与讨论中的问题，对比分析得出上述减小输电线上功率损失的两种途径，哪一种更有效，切实可行？举例说明 ‎（4）．在实际输电过程中，输电电压是不是越高越好呢？目前我国常用的远距离输电电压有哪几种？‎ ‎　4．下图为远距离输电的示意图，输电过程包括哪几个部分？完成各物理量之间关系的填空。‎ ‎（1）对于理想变压器，；，。‎ ‎（2）对于理想变压器；    ；    ；     ；；   。‎ ‎（3）输电线上损失的电压U线=I线·R线。‎ ‎　输电线上损失的功率P线=I线2·R线=      =      。‎ ‎（4）由电路关系可得：I2=I线=I3； U2－   =U3； P2－ =P3。[来 ‎（5）注意区别：‎ 输电电压U2与输电线上损失的电压U线，二者关系为          。‎ ‎ 　输电功率P2与输电线上损失的功率P线，二者关系为          。‎ ‎9．采用电网供电的优点有什么？‎ ‎【探究案】‎ 探究1：通过计算，体会远距离高压输电的必要性 例1. 从发电站输出的功率为200kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用110V和11kV两种电压输电，输电线上电阻造成的电压损失和功率损失各是多少伏？‎ 训练1：‎ 用6600V和220V两种电压输电，若输送的功率和输电线的电阻相同，则低压输电线与高压输电线上损失功率之比是（ ）‎ A. 1：900 B. 900：1‎ C. 1：30 D. 30：1‎ 训练2：一个小水电站输出电功率为20kw，输电线总电阻为0.5Ω，如果先用400V的电压送电，后改用2000V电压输电，则输电电压提高后输电线上损失的电功率的变化情况是:（ ）[‎ A、减少50W B、减少1200W C、减少7.68W D增加7.68W 探究2： 构建远距离输电的模型，体会各个已知条件的物理意义。‎ 电网供电最基本的模型是：从发电厂→ → → 再到用户。‎ 例2如上图所示的电路中，发电机的端电压为220V，输出的电功率为44kW，输电线电阻为r=0.2Ω，如果发电站用匝数比为1∶10的变压器将电压升高，经过同样的输电线后，再用匝数比为10∶1的变压器将电压降低供给用户。‎ 问题一：线路中降落的电压是多少？‎ 问题二：线路上损耗的功率是多少？‎ 问题三：用户得到的电压是多少？‎ 问题四：用户得到的电功率是多少？‎ 训练3：一个小型水力发电站，发电机输出电压U0=250V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm=30kW，它通过总电阻R线=2．0Ω的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压U用=220V的白炽灯，总功率为P用=22kW，不计灯丝电阻随温度的变化。‎ ‎（1）当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大?‎ ‎（2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为40：1，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大?‎ ‎【训练案】‎ ‎1、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率：（ ）‎ ‎　 A．随输电线电阻的增大而增大 ‎　　B．和输送电压的平方成正比 ‎　　C．和输电线上电压降落的平方成正比 ‎　　D．和输电线中电流强度的平方成正比 ‎2、某变电站用220V的电压送电，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，则输出电压应变为 V。‎ ‎3、远距离送电的输电线一定时，如果以原来电压的10倍输送同样功率的电能时，输电线上损耗的电功率为原来的____．‎ ‎4、发电机的路端电压为220V，输送电功率44kW，输电线电阻为0.4Ω，则用户得到的电压为 V，用户得到的电功率为 kW。若用初、次级线圈匝数之比为1：10的变压器升压，经同样的输电线输电后，再用初、次级线圈匝数之比为10：1的变压器降压后供给用户，则用户得到的电压为 V，用户得到的电功率为 kW。‎ ‎5、某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104W，电厂输出电压仅350V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4Ω，允许损失的功率为输送功率的5％，求用户所需电压为220V时，升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？‎ ‎6、★有一台内阻为1Ω的发电机，供应学校的照明用电，如图5-5-5所示是输电原理图，两变压器已选定，输电线总电阻为4Ω，全校共有22个教室，每个教室有“220V、40W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光。（n1:n2=1:4，n3:n4=4:1）问：‎ ‎（1）发电机输出功率多大？‎ ‎（2）发电机的电动势多大？‎ ‎（3）输电效率是多少？‎ ‎【自主区】‎ ‎【使用说明】教师书写二次备课，学生书写收获与总结