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.doc

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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计算．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I，两条导线的总电阻为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、(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.[要点总结]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线的电阻为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

3、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9(1)减小输电线的电阻R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以减小电阻．(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较低，达不

4、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知S越大，R越小，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

5、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　A9解析　用P＝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

6、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？答案　(1)2500A　(2)1.25×108W　25%(3)1000A　2×107W　4%解析　(1)由P＝UI得I＝＝＝2500A(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝25002×2×

7、10W＝1.25×108W损失功率与输出功率之比为＝＝＝25%(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＝＝＝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U，电流为I，热耗功率为ΔP；若输电功率和输电线电阻不变，除冰时，需

8、要输电线上热耗功率为9ΔP，则除冰时(　　)图3A．输电电流为3IB．输电电流为9IC．输电电压为3UD．输电电压为U答案　AD解析　高压线上的热耗功率为ΔP＝I2R线①9若热耗功率变为9ΔP，则9ΔP＝I′2R线②由①②得I′＝3I，A对．又输送功率不变，P＝UI＝U′I′，得U′＝U，所以D对．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