【人教版】高中选修3-2物理课堂探究：5.5-电能的输送（含答案）(5页).doc

-【人教版】高中选修3-2物理课堂探究：5.5-电能的输送（含答案）-第 5 页课堂探究探究一 远距离输电损耗的产生及减损方法·问题导引·电能在输送的过程中，发电厂输送的功率为P，输送电压为U，输电线电阻为R。请思考：电能的输送(1)输电线中的电流为多少？在发电厂输送功率一定时，输电线中的电流与输电线电阻及用电器电阻有关系吗？(2)输电线中损失的功率与什么因素有关？提示：(1)发电厂相当于一个电源，由PUI可知，输电线中电流为I，与输电线电阻及用电器电阻无关。(2)输电线中损失的功率PI2R()2R，跟输电电压及输电线电阻有关。·名师精讲·1输电线上的功率损失远距离输电时，输电线上的电阻不能忽略，电流的热效应会引起功率损失。损失功率P的三个计算式：(1)PI2R；(2)PIU；(3)P。特别提醒 I为输电电流，R为输电线的电阻，U为输电线上损失的电压。2输电线上的电压损失如图所示，输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压U比起始端电压U要低，这就是输电线路上的电压损失UUU。3减少损耗的方法由P损I2R可知，减小输电线路上功率损失的方法主要有两种。(1)减小输电线的电阻R，由R·知减小输电线长度l：发电厂与用户之间的输电线尽量走两点间直线距离，以减小l来减小R。减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料，若使用电阻率更小的金属，如银、金等不现实，成本太高。增大导线的横截面积S：这种方法多耗费金属材料，必然会增加成本，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知减小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的，所以不现实。提高输电电压U：在输送功率P和输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，根据P损()2·R知，输电线上的电功率损耗将降为原来的。根据以上分析可知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施。特别提醒 (1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压UIR。(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率，损失功率是输电线上消耗的功率。【例题1】 (多选)在远距离送电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P，用户得到的电功率为P用，则P、P用的关系式正确的是()APBPCP用PDP用P(1)点拨：输电线损失的电功率PI2R·R，用户得到的电功率P用PP。解析：输电线电阻R输电电流I故输电线上损失的电功率为PI2R()2用户得到的功率为：P用PPP(1)。答案：BD题后反思 输送的功率(电压)、损失的功率(电压)、用户得到的功率(电压)分别对应于输电过程的“始”“中”“末”。只有理解好“输送”“损失”“得到”的含义，才能避免张冠李戴。探究二 远距离输电电路的分析与计算·问题导引·如图为远距离输电基本过程示意图，请思考：远距离输电的基本过程示意图(1)发电厂输出的电压要经过升压变压器升压，这样做的目的是什么？(2)如果用户使用的用电器增加，输电线上损耗的功率将怎样变化？提示：(1)电压升高后，可有效减小输电线中的电流，从而降低输电线中的功率损耗。(2)用电器增加，输电线中的电流变大，损耗的功率增加。·名师精讲·1输电电路的构成：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器。2如图甲所示为远距离输电的简化电路原理图，可以划分为三个回路，如图乙。3分析远距离输电线路的有效方法是理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律，其关系如下表所示：特别提醒 (1)用户消耗的功率决定输送功率，即用户和线路总共消耗多少功率，发电站就输送多少功率，这是能量守恒定律和变压器原理的体现。(2)抓住输电的两头电源和用电器；分析一条线输电线；研究两次电压变换升压变压器和降压变压器。(3)注意输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)三者之间的区别和数量关系。【例题2】 发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 ，如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户，求用户得到的电压和功率。点拨：熟练掌握远距离输电过程中的电压关系、电流关系与功率关系是解决这类问题的关键。解析：如图，升压变压器副线圈的输出电压：U2·U1×220 V2 200 V据升压变压器输入电功率等于输出电功率知，升压变压器副线圈输出电流I2 A20 A输电线路上的电压损失和功率损失分别为URI2R20×0.2 V4 VPRR202×0.2 W80 W加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I3I220 A，U3U2UR(2 2004) V2 196 V降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为U4·U3×2 196 V219.6 VI4·I310×20 A200 A用户得到的功率为P4I4U4200×219.6 W4.392×104 W。答案：219.6 V4.392×104 W题后反思 解决这类问题，无论是否要求画出输电过程示意图，都要首先画出示意图，标明相关物理量，这样能帮助理清物理量间的关系，以防出错。