2018版高中物理第4章远距离输电4.3电能的远距离传输学案鲁科版选修.docx

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1、第3讲　电能的远距离传输[目标定位]　1.了解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.3.了解交变电流从变电站到用户的输电过程及电网设计.4.了解高压直流输电的原理．一、为什么要采用高压输电1．电功率损失(1)损失的电功率P＝I2R，即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比．(2)在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取减小导线中电流的方法．2．电压损失：在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只能采取减小输电电流的方法，

2、或减小输电线电阻的方法．3．高压输电：由P＝UI知，在保证P不变的情况下，必须提高输送电压U，才能减小电流I.二、高压交流输电1．远距离输电的基本思路．如图1所示．在发电站内用升压变压器升高电压．然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降压．图12．电网通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．3．电网送电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益．(2)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．三、高压直流输电直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节

3、仍是交流；输电过程中只用两根导线．整流器和逆变器可以实现交流电和直流电的转换.一、降低输电损耗的两个途径1．输电导线上的功率损失(1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为R线，则输电线上的功率损失为ΔP＝I2R线．(2)减小输电线上功率损失的方法：①减小输电线的电阻R线：由R线＝ρ得，要减小R线，在l保持不变的情况下，可以减小ρ，增大S.②减小输电电流I：由P＝UI得，在输送功率一定的情况下，提高输电电压，即可减小输电电流．采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施．2．输电线上的电压损失(1)输电线路始端

4、电压U跟末端电压U′的差值，称为输电线路上的电压损失，ΔU＝U－U′，如图2所示，电压损失还可以表示为ΔU＝IR线＝R线．图2(2)减少输电线上电压损失的方法：①减小输电线的电阻．②提高输送电压．例1　远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)(　　)A．功率损失是原来的B．功率损失是原来的C．电压损失是原来的D．电压损失是原来的n倍答案　BC解析　设输电电压为U，所输送的功率为P，输电线路总电阻为R线，则输电电流I线＝，线路的功率损失ΔP＝IR

5、线＝，可知ΔP∝，当输电电压U升高为原来的n倍时，功率损失变为原来的，故选项B正确；线路上的电压损失ΔU＝I线R线＝，可知ΔU∝，当输电电压升高为原来的n倍时，电压损失变为原来的，故选项C正确．针对训练　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，通过导线的电流为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(U1－U2)答案　BCD解析　输电线功率损耗P损＝I2R线＝＝IU线，其中U线＝U1－U2，故B、C、D正确．二、远距离输电及基本

6、关系1．输电线路的构成由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成．2．远距离输电的基本关系(如图3所示)图3(1)功率关系P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒(2)电压、电流关系＝＝，＝＝→理想变压器U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线→串联电路中电压、电流关系(3)输电导线中电流：I线＝＝＝.(4)输电导线上损耗的电功率：ΔP＝ΔUI线＝IR线＝2R线．3．特别强调(1)升压变压器副线圈的电压U2不等于降压变压器原线圈的电压U3，输电线上的电压损失ΔU＝I线R线，输电线上的功率损耗ΔP＝IR线．(2

7、)计算输电线的电阻时，应注意输电线长度为距离的两倍．(3)处理远距离输电问题．首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置；其次解题时要抓“两头”——电源、用电器．要注意“中间两条线”——输电线，以变压器为界将整个输电电路划分为三个独立的回路．以变压器为联系的纽带将“两头”与中间“输电线”联系起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算．例2　发电机两端电压为220V，输出功率44kW，输电导线的总电阻为0.2Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数

8、比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率．答案　见解析解析　(1)示意图如图所示．(2)由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压U2＝U1＝2200V．据理想变压器P入＝P出，