2017沪科版高中物理选修（3-2）第3章第1节《高压输电原理》word学案.doc

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1、学案1　高压输电原理[学习目标定位]1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径.2.理解高压输电的原理.3.会对简单的远距离输电线路进行定量计算．1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻与构成它的材料有关，即R＝ρ.2．电功率P＝UI，热功率P＝I2R.一、远距离输电为什么要用高电压1．减少输电线上电能损耗的两条途径：(1)降低输电导线的电阻．(2)减小输电线中的电流．2．由P＝UI可知，当输送的功率一定时，采用升高输电电压的方法，就可以减小输电电流．3．提高输送

2、电能的电压，可以更有效地减小输电线路上的电能损耗，这就是远距离输电需采用高电压的根本原因．二、交流输配电网发电机发出的交变电流先送到升压变电站，将电压升高到220kV以上，由高压输电线向远处输送．在用电区，先由第一级变电站将电压降到110kV，再输送到第二级变电站，将电压降到10kV，送到用电区．对普通生活用电，则还要用变压器将电压降到220V.远距离输电为什么要用高电压[问题设计]如图1所示，假定输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是R，在图中导线电阻集中画为r，输送功率为P，发电厂输出的电压为U.那么：图1(1)远距离

3、大功率输电面临的困难是什么？(2)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？降低输电损耗的两个途径是什么？(3)为什么远距离输电必须用高压呢？答案　(1)在输电线上有功率损失．(2)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：ΔP＝I2R，所以降低输电损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻R；②减小输电电流I.(3)因为发电厂的输出功率P是一定的，由P＝UI得，要减小输电电流I，必须提高输出电压U.[要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失

4、(设输电线上电阻为R，电流为I)1．电压损失输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值．ΔU＝U－U′＝IR.2．功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP＝I2R.(2)若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝，ΔP＝ΔU·I.3．减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R＝ρ可知，距离L一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻．(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．[延伸思考]　为什么在用电高峰期家中的白

5、炽灯灯光较暗？答案　用电高峰期到用户家中的输电线电流I较大，输电线上损失的电压ΔU＝Ir较大，用户得到的电压U－ΔU变低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗．一、降低输电损耗的途径例1　如图2所示为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是(　　)图2A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好答案　ABD解析　由P损＝I2R和R＝ρ

6、，P损越小，所以A正确．由P＝UI及P损＝I2R知B正确，C错误．电压越高，对输电线路绝缘性能和对变压器的要求越高，实际输送电能时，要综合考虑各种因素，故D正确．二、输电线上功率损失的计算例2　发电厂发电机直接向学校供电，发电机输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R，导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则下列关于输电线损失的功率的式子中错误的是(　　)A.　　　　B.C．I2RD．I(U1－U2)答案　A解析　用P＝U2/R求电阻上损失的功率时，U要与电阻R相对应，选项A中的U1是输出电压不是输电线上的电压，故A

7、是错误的．B中的U1－U2是输电线上的电压，因此，B是正确的．C、D中的电流I是输电线中的电流，故C、D都是正确的．例3　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)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？解析　(1)由P＝UI得I＝＝＝2500A(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝25002×2×10W＝1.2

8、5×108W损失功率与输出功率之比为＝＝(3)将电压升高至50万伏时，I′＝＝＝1000A输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝10002×2×10W＝2×107W损失功率与输出功率之比为＝＝答案　(1)2500A　(2)1.25×108W　(3)1000A　2×107W　针对训练　在我