2017_2018学年高中物理第3章电能的输送与变压器学案1高压输电原理同步备课学案沪科版选修

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1、学案1高压输电原理［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汁算.知识探究新知探究底点落实一、远距离输电为什么要用高电压如图1所示，假定输电线路中的电流为A两条导线的总电阻为只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/那么：图1(1)远距离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

2、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：P=pR,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L(3)因为发电厂的输出功率"是一定的，由宀刃得，要减小输电电流/,必须提高输出电压U.［要点总结］输电线上的电压损失和功率损失(设输电线的电阻为斤，电流为/)1.电压损失输电线始端电压〃与输电线末端电压的差值.△〃=〃一〃'=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△P=tR.(2)若输电线上损失的电压为△“，则功率损失还可以表示为L3•减小电压、功率

3、损失的方法(1)减小输电线的电阻斤由宀念可矢n,距离―定时，使用电阻率尘的材料，注导体横截面积可以减小电阻.(2)减小输电电流/由4〃/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炽灯灯光较喑？答案用电高峰期到用户家中的输电线电流/较大，输电线上损失的电压^U=Ir较大，用户得到的电压U-AU较低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗.例1(多选)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屮的电能损失B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发

4、热损耗C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程屮的电能损失越小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"损=护斤和斤=Q钿S越大，斤越小，越小，所以A正确.rtl1^=UI及戶损=护斤知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，所以D正确.例2发电厂发电机直接向学校供电，发电机输出电压为济，发电厂至学校的输电导线总电阻为斤，导线的电流为Z,学校得到的电压为仏，则下列关于输电线损失的功率的式子中错误的是()■A空A.rc.Fr答案AD.I(U—0解析用宀纟求电阻

5、上损失的功率时，〃要与电阻斤相对应，选项A中的仏是输出电压不是输电线上的电压，故A是错误的.B中的U-U,是输电线上的电压，因此，B是正确的.C、D中的电流/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？它占输出功率的儿分之儿？答案(1)2500A(2)1.25X10*W25%(1)1000A2X

6、107W4%心才zx,,fP5X10"W解析⑴由UT得厂=7，‘=2X1V=25°°A(2)输电线上损失的功率^P=f・2厂=25002X2X10W=1.25X108WAP19SX1081损失功率与输出功率之比为〒=5X1O=4=25%pRX108W(3)将电压升高至50万伏时，r=—=5><10^=1000A输电线上损失的功率AP=V2•2r=l0002X2X10W=2X10?WAP92X1071损失功率与输出功率之比为一厂=茹了=亦=4%针对训练(多选)在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气，高压输电线因结冰而造成严重损毁，如图3所示，为消除高压输电

7、线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰.在正常供电时，高压线上送电电压为〃，电流为厶热耗功率为△只若输电功率和输电线电阻不变，除冰时，需要输电线上热耗功率为9AA则除冰时()A.输电电流为3/图3B.输电电流为9/C.输电电压为3〃D.输电电压为扌〃答案AD解析高压线上的热耗功率为△P=fR恵若热耗功率变为9AP,则9A4厂叨线②由①②得厂=3/,A对.又输送功率不变，P=UI=lfr,得If=¥，所以D对.二、交流输配电网发电机发出的交变电流先送到ft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rh第一级变

8、电站将电压隆到110kV,再输送到第二级变电站，将电