2015-2016学年高中物理第2章第7节电能的输送课件教科版选修.ppt

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1、第二章交变电流目标定位1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题.学案7电能的输送知识探究自我检测如图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，在图中把导线电阻集中画为r，输送功率为P，发电厂输出的电压为U.那么：一、电能输送中的电压损失和电能损耗知识探究问题设计图1(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？答案在输电线上有功率损失.(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

2、低输电损耗的两个途径是什么？答案由于输电线有电阻，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.功率损耗表达式：P损＝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)为什么远距离输电必须用高压呢？答案因为发电厂的输出功率P是一定的，由P＝UI知，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耗(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.U损＝U－U′＝Ir.2.功率损耗(1)远

3、距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损耗，损耗的功率P损＝I2r.(2)若输电线上损失的电压为U损，则功率损耗还可以表示为P损＝，P损＝.U损·I3.减小电压损失和功率损耗的方法(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，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，电压可以减小电流.增大升高二、远距离输电电路中的各种关系某发电站向远处送电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路.问题设计图2(1)结合闭合电路的知识，分

4、别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻，n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计).答案第一个回路：P1＝U1I1第三个回路：P4＝U4I4(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案若两个变压器为理想变压器，要点提炼远距离输电问题的分析1.远距离输电基本原理在发电站内用升压，然后进行远距离输电，在用电区通过降到所需的电压.2.解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图2，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置.3.分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的负载，而相应的副线圈是下一个回

5、路的电源.升压变压器降压变压器P损U损典例精析一、输电线上功率损耗的计算例1超导材料电阻降为零的温度称为临界温度.1987年我国科学家制成了临界温度为90K的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()A.1kWB.1.6×103kWC.1.6kWD.10kW答案A例2三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦.(1)若输出

6、的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？答案2500A(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？它占输出功率的比例是多少？(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？它占输出功率的比例是多少？例3某小型水电站的电能输送示意图如图3所示，发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V的用电器正常工作，则()二、远距离输电问题图3答

7、案AD例4发电机的输出电压为220V，输出功率为44kW，输电导线的电阻为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、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；解析示意图如图所示(2)求用户得到的电压和功率；输电线路上的电压损失和功率损耗分别为UR＝I2R＝20×0.2V＝4V降压变压器上的输入电流和输入电压分别为I3＝I2＝20AU3＝U2－UR＝2200V－4V＝2196V降压变压器上的输出电压和输出电流分别为用户得到的功率为P4＝I4U4＝

8、200×219.6W＝4.392×104W答案219.6V4.392×104W(3)若不经过变压而直接将电输送到用户，求用户得到的电压和功率.所以用户得到的电压为U4′＝U1－UR′＝220V－40V＝180V用户得到的功率为P4′＝IU4′＝200×180W＝3.6×104W解析若不采用高压输电，用2