5[1]5《电能的输送》学案全集1(人教版选修3-2).docx

5.5电能的输送【学习目标】一知识与技能1知道“便于远距离输送是电能的优点，知道输电过程。2知道降低输电损耗的两个途径。3了解电网供电的优点和意义。二过程与方法通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力三情感、态度与价值观1培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。2介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。【自主学习】想一想：电能在传输过程中会有一定的损失，如何才能有效地减小电能的损失呢填一填：输送电能的根本要求是：可靠、保质、经济，经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。填一填：设输电电流I，输电线电阻为R，那么输电线上的功率损失为：，减少输电线上功率损失的方法减小输电线电阻R和输电电流I。填一填：输电线电阻为，在输电距离一定的情况下，故可选用电阻率小的材料或增加导线的横截面积以减小电能的损失，但这种方法是很有限的。点一点：输电功率P=UI，在保证用户的电功率一定的前提下，故可通过变压器提高输电电压而减小电能的损失，此时损失的功率为：，显然输电电压提高10倍，损失的功率可减小为原来的，此法是减小损失的有效方法。填一填：电压并不能被无限制地提高，这是因为电压越高对输电线的绝缘性能要求越高，线路修建费用也越高，故实际输送电能时要综合输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等因素而选择适宜的输电电压。填一填：远距离输电过程是：先用升压变压器将从发电机输出的电压升压，后通过输电线传输到较远的用户端，再由降压变压器降压后传给用户。议一议：你能通过具体的实例分析整个输电过程吗【典例剖析】【例1】远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设750kV线路。采用高压输电的优点是 A可节省输电线的铜材料B可根据需要调节交流电的频率C可减少输电线上的能量损耗D可加快输电的速度解析：远距离输电过程中，由于电流的热效应，输电线上发生热损耗，根据焦耳定律，损耗功率P损=I2R=2R，式中P为输电功率，U为输电电压，R为输电线电阻，在P、R不变时，P损2，所以采用高压输电可减少输电线上的能量损耗，当P损、P不变时，RU2，又R=，联立得输电线横截面积S.采用高压输电，在损耗功率不变的情况下可使输电线横截面积大大减小而节省输电线铜材料.选项A、C正确点评：在远距离输送电能计算线路功率损耗时常用关系式P损= I线2R线计算.其原因是I线较易求出：I线=P送/U送，而P送=I送U送或P损=U线2/R线那么不常用，其原因是在一般条件下，U线不易求出，且易把U线和U送相混淆而造成错误。远距离输电的过程【例2】某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压 250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8 ，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220 V电压.求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器理想变压器解析：画出高压输电线路图如下列图设升压变压器原线圈电流为I1，电压为U1，有U1=250 V，I1= A=400 A.升压变压器副线圈电流为I2，当输电线上损失功率为输送功率的5%时，有P=I22r线=5%PI2= A=25 A因此升压变压器的匝数比降压变压器副线圈中的电流为I4，用户得到的功率P=P-P=95%P又P=U4I4所以I4= A=431.8 A.而降压变压器原线圈电流I3=I2=25 A所以，降压变压器匝数比.【课堂训练】1交流输电线路中形成电压损失的主要原因是 A输电导线具有电阻 B输电导线具有容抗C输电导线具有感抗 D以上说法均不正确答案：ABC2交流输电线路中形成功率损失的主要原因 A一定是输电导线具有电阻 B一定是输电导线具有容抗C一定是输电导线具有感抗 D以上说法均不正确答案：A点评：电能的主要损耗是电热。3在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最正确方法是 A使输电线粗一些B减短输电线长度C减少通电时间 D采用高压输电答案：D点评：从造成电能损失的原因分析。4远距离输送一定功率的交变电流，假设输电电压提高到原来的n倍，那么以下说法中正确的选项是 A输电线上的电流变为原来的n倍B输电线上的电压损失变为原来的1/n2C输电线上的电功率损失变为原来的1/nD假设输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n2倍解析：P=UI，当U变为n倍时，I变为原来的；电压降：U=R线；电功率损失：P损=2R线输电线电阻R=，当l变为n2倍时，电阻增大n2倍，由式知P损不变。答案：D点评：输送功率不变，电流和电压成反比。5以下关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的选项是 A因为热功率P=，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗B因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗C因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗D以上说法均不正确解析：不能盲目看公式，要注意其物理意义的表达，在求热损耗时：P损=I线2R线或用P热=U线I线，也可用P=，但U必须为输电线两端的电压.答案：C点评：弄清P热=I2R中各量的含义。6发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，那么输电导线上损耗的功率可表示为 ABCI2RDIU1-U2答案：BCD点评：弄清P热=I2R中各量的含义。7用U1=U和U2=kU两种电压来输送电能，假设输送的功率相同，在输电线上损失的功率相同，导线的长度和材料也相同，那么在两种情况下导线的横截面积S1S2为 Ak1B1kCk21D1k2解析：输电电流：I=，能量损失：P损=I2R=I2，所以S=所以：S，所以：S1S2=kU2U2=k21.答案：C点评：输电线的电阻R=。8远距离输电时，输送电压为6000 V，功率为500 kW，这时，安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4800 kW·h，那么输电效率为多大输电导线的电阻为多少解析：由能的转化与守恒定律可知：=×100%=1-×100%=60%因为：P损=P×40%，P损=·r所以：r=28.8 点评：电能表的读数差值就是输电线上电能的损耗。9山区小水电站发电机的输出功率为100 kW，输出电压为250 V，从发电机到用户之间输电线的总电阻为8，要使输电线上的功率损失为输出功率的5%，而用户得到的电压恰好为220 V.在发电机两端先用升压变压器升压，到用户再用降压变压器把电压降低，不考虑线圈的感抗和其他影响，求这两个变压器的匝数比n1n2和n3n4各是多少解析：升压变压器原线圈中的电流为I1= A=400 A，输电线路的热损耗功率为P损=5%P=5000 W，那么升压变压器副线圈中的电流为I2= A=25 A，故n1n2=I2I1=116.升压变压器副线圈两端电压为U2=U1=×250 V=4000 V，降压变压器原线圈两端电压应为U3=U2-IR=4000 V-25 A×8 =3800 V，故对降压变压器n3n4=U3U4=3800220=19011点评：画出一个输电线路草图，搞清输送功率、线路损耗功率，用户得到功率的关系；输电电压、损失电压、用户得到的电压等几个电压的关系是关键。