《2018-2019学年教科版选修3-2 2.7 电能的输送 学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年教科版选修3-2 2.7 电能的输送 学案（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7电能的输送学习目标 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题.4.了解直流输电.一、电能输送中的电压损失和电能损耗1.电压损失：输电线始端电压U与末端电压U的差值，UUUIr.2.功率损失：输电线路的功率损失，PI2r，r为输电线电阻.3.减小电压、功率损失的方法：(1)减小电阻：由r可知，输电距离、一定时，使用电阻率小的材料，增大导线横截面积可减小电阻.(2)提高输送电压：由PUI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流，即采用高压输电.二、远距离输电系统目前世界各国
2、都采用电网供电，在发电站内用升压变压器升压，然后再进行高压输电，在用电区通过降压变压器降到所需电压.三、直流输电当交流输电功率很大时，导线的电感、电容引起的电压及电能损失很大；同一电网的发电机同步运行，技术上存在困难，所以有些大功率输电线路采用直流输电.即学即用1.判断下列说法的正误.(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电线电流的平方成正比.()(2)由P可知，输电电压越小，输电线上的电功率损失就越小.()(3)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.()(4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1n，降压变压器匝数比为n1，则升压变压器的输入电压和降
3、压变压器的输出电压相等.()2.输电线的总电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为_.答案U22U12一、电能输送中的电压损失和电能损耗导学探究如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r).那么：图1(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(3)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？答案(1)UUUUr.(2)不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.(
4、3)由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因.功率损失表达式：PI2rr，所以降低功率损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r；减小输电电流I，即提高输送电压U.知识深化1.输电线上的电压损失：UUUIrr.2.输电线上的功率损失：(1)PI2r，其中I为输电线上的电流.(2)PUI或P，其中U为输电线上的电压损失.3.减少电压损失和功率损失的方法(1)减小输电线的电阻r，根据r，可减小电阻率，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难.(2)减
5、小输电电流I，根据I，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的.例1三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦.(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？答案(1)2 500 A(2)1.25108 W(3)1 000 A2107 W解析(1)由PUI得I2 500 A(2)输电线上损失的功率
6、PI22r2 5002210 W1.25108 W损失功率与输出功率之比为(3)将电压升高至50万伏时，I1 000 A输电线上损失的功率PI22r1 0002210 W2107 W损失功率与输出功率之比为.例2(多选)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(U1U2)答案BCD解析输电线功率损耗P损I2R线IU线，其中U线U1U2，故B、C、D正确.(P损I2rUI.式中必须注意，U为输电线上的电压损失，而不是输电电压.二、远距离高压输电电路中的各种关
7、系导学探究某发电站向远处送电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路.图2(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计).(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案(1)第一个回路：P1U1I1第二个回路：U2UU3，P2PP3I线2RP3第三个回路：P4U4I4(2)、P1P2；、P3P4.知识深化解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律.(1)画图、理清三个回路(如图3所示)图3(2)抓住两个联系理想
8、升压变压器联系回路1和回路2即，I1n1I2n2，P1P2.理想降压变压器联系回路2和回路3即，I3n3I4n4，P3P4.(3)掌握一个定律根据能量守恒定律得P2PP3.例3如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为125.图4(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.答案(1)6 250 V16 A(2)15.625 6 000
9、V解析(1)对升压变压器，据公式，有U2U1250 V6 250 VI2 A16 A(2)P损I22R线，P损0.04P1所以R线15.625 因为UU2U3I2R线所以U3U2I2R线6 000 V.1.(输电线上功率损失的计算)夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是()A.若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍B.若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍C.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电时的4倍D
10、.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍答案A解析高压输电时PUI，I是输送电路上的电流.用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确；输电线上损失的功率PI2R线，则输电线上损耗功率变为正常时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误；由PI2R线，知输电线损失的功率不变，D错误.2.(输电线上功率损失的计算)(多选)某发电厂原来用电压为U1的交流电输电，后改用变压比为150的升压变压器将电压升高为U2后输电，输送的电功率保持不变.若输电线路的总电阻为R线，则下列说法中正确的是 ()A.由公式I可知，提高电
11、压后输电线上的电流降为原来的B.由公式I可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍C.由公式PI2R线可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的D.由公式P可知，提高电压后输电线上的功率损耗增为原来的2 500倍答案AC解析由可知，U250U1，输送功率不变，由公式I可知，输电线中的电流变为原来的，选项A正确，B错误；由PI2R线可知，输电线上的功率损耗减为原来的，选项C正确，D错误.3.(远距离高压输电的分析与计算)如图5所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压
12、器，流入用户端的电流是I2.则()图5A.用户端的电压为B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I12rD.输电线路上损失的电功率为I1U答案A解析根据理想变压器的工作原理，得I1U1I2U2，所以用户端的电压U2，选项A正确；输电线上的电压降UI1rUU1，选项B错误；变压器的输入功率P1I1UI12rI1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率PI12rI1(UU1)，选项D错误.4.(远距离高压输电的分析与计算)(多选)如图6所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的总电阻r、理想变压器匝数均不变，且n1n2n4n3.当用户用电器的总电阻减小时()图6A.U1U2U
13、4U3B.用户的电压U4增加C.输电线上的损失功率增大D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率答案AC解析根据，以及n1n2n4n3，知U1U2U4U3，故A正确.用户用电器总电阻减小，则降压变压器副线圈电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P损I2r知，输电线上损耗的功率增大，根据UIr知，输电线上的电压损失变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，降压变压器的输入电压变小，用户的电压U4减小，故B错误,C正确.用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差,故D错误.5.(远距离高压输电的分析与计算)一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功
14、率为500 kW，路端电压为500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为15，两变压器间输电线的总电阻为1.5 ，降压变压器的输出电压为220 V，不计变压器能量损耗，求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；(2)输电导线上的功率损失；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；(4)用户得到的功率.答案(1)2 500 V(2)60 kW(3)101(4)440 kW解析输电线路原理图如图所示(1)升压变压器的副线圈两端电压U22 500 V.(2)输电导线上的电流I2200 A输电导线上的功率损失P损I22r线60 kW(3)输电导线上的电压UI2r线300 V降压变压器原线圈的电压U3U2U2 200 V，降压变压器原、副线圈的匝数比为101(4)用户得到的功率P用P1P损440 kW
