高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3_2

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1、第七节　远距离输电学习目标重点难点1．了解远距离输电的原理．2．理解U输、U线、U用、P输、P线、P用、I输、I线、I用的概念及相互关系．重点：（1）理论分析如何减少输电过程的电能损失．（2）远距离输电的原理．难点：输电线路中电压、电流及电损的关系和计算．一、从发电站到用户的输电线路1．大型发电机发出十几千伏的电压，在发电站区域通过变压器升高到几十万伏，然后进行远距离输电，当电能被输送到用电区域后，再根据不同的用电需求，用变压器将电压降低，这就是远距离输电．2．实验表明：在输电导线的电阻不变的前提下，提高输电的电压，减小输电电流，可以达到减少输电过程

2、中的功率损耗、更有效地输送电能的目的．预习交流1我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束，低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠．农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象（离变压器较远的用户）：（1）电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；（2）日光灯不能启动；（3）洗衣机转动力度小等．尤其是过节时现象更明显，这是为什么呢？输送电能的高压线答案：因为电能在输送中存在电压损失和电能损失．低压输电线较细，电阻较大，导线的电压降较大，致使用户末端电压远低于额定电压（有时甚至不高于160V）．到了过节的时候，各家用电器增多，所有用电器都并联，总电

3、阻会更小，线路电流更大，输电导线上分得的电压变多，致使用户电压降低，就会出现上述现象．经过低压改造后，换上了合格的输电导线，以上现象就不明显了．二、为什么要采用高压输电1．电功率损失：输电导线上有电阻，当电流通过时，由于电流的热效应会引起电功率的损失．可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失．2．高压输电：减小电阻要增粗导线，增粗导线又带来两个不利：其一，耗费更多的金属材料；其二：会使导线太重，给架线带来很大困难．只有采用小电流输电才会避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠提升电压来实现．预习交流2现在大功率输

4、电采用直流输电好还是交流输电好？答案：直流输电，直流输电比交流输电损耗少．一、输电线上的电压损失假定两条输电线的总电阻为r，在如图所示的输电示意图中等效画为r，输送的功率为P，发电厂输出的电压为U1，则输电线上损失的电压为多少．怎样减小输电线上损失的电压呢？答案：由得，所以因此减小输电线电阻、提高输电电压可以减小输电线上损失的电压．输电导线的电阻为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电压比为（　　）．A．U1/U2B．C．D．U2/U1答案：D解析：输电线上的电流为I＝，输电线上损失的电压为U损＝IR＝，可见在输

5、送功率不变的情况下，损失的电压与输电电压成反比，故D项正确．1．输电线上的电压损失输电线路始端电压U与输电线路末端电压U′的差值．ΔU＝U－U′＝IR（R为输电线路电阻）．2．减小输电线路电压损失的两种方法（1）减小输电线路电阻由R＝ρ可知，间距一定时，使用电阻率小的材料、增大导体横截面积均可减小电阻．（2）减小输电电流I由P＝UI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．3．输电线路的构成主要有：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器，如图所示．二、输电线上的电功率损失1．探究如何减少输电线路的功率损失．答案：根据P损＝I2r可知，减

6、小输电线的电阻和输电线中的电流可减少输电线路的功率损失．2．通过上一问题的探究，你认为哪一途径对降低输电线路的功率损耗更为有效？答案：根据P损＝I2r得，在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的；根据P损＝I2r得，在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的．通过比较，很显然，减小输电电流对于降低输电线路的功率损耗更为有效．3．假定输电线路中的电流为I，两条输电线的总电阻为r（如图所示），输送的功率为P，发电厂输出的电压为U1，则输电线上损失的电压为Ir，用户得到的电压为U1

7、-Ir．那么怎样计算输电线路损失的功率呢？用户得到的功率又是多少呢？答案：　如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，最后用户得到220V、9.5kW的电力，求：（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比n1/n2；（2）输电线路导线电阻R；（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比n3/n4．答案：（1）1∶5　（2）20Ω　（3）95∶11解析：（1）升压变压器原、副线圈匝数比为＝＝＝．（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有P损＝I2R，而输送电流又决

8、定于输出电压及输送功率，有I＝P/U2，所以R＝P损/I2＝P损/（）2＝Ω＝20Ω．（3）设降压变压器原线