2017-2018高中物理 第二章 交变电流 第七节 远距离输电学案 粤教版选修3-2.doc

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1、第七节　远距离输电[学习目标]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．一、降低输电损耗的两个途径[导学探究]　如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r.那么：图1(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(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？降低功率损耗有哪些途径？答案　(1)不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和．(2)由于输电

2、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．功率损失的表达式：ΔP＝I2r＝r，所以降低功率损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U.[知识梳理]　减小输电线损耗的方法：(1)电压损失：输电线始端电压U与末端电压U′的差值ΔU＝U－U′＝IR.(2)功率损失：电流的热效应引起功率损失ΔP＝I2R.(3)减少电压、功率损失的方法：①减小电阻：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提高输送电压：由P＝UI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流

3、，即采用高压输电．[即学即用]　判断下列说法的正误．(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比．(　　)(2)由P＝可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小．(　　)(3)由P＝I2r可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失．(　　)(4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的．(　　)答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√二、远距离输电电路中的各种关系[导学探究]　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．图2(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路

4、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)．(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案　(1)第一个回路：P1＝U1I1第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR＋P3第三个回路：P4＝U4I4(2)＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4.[知识梳理]　远距离输电过程的几个基本关系：(1)功率关系：P1＝P2，P2＝P线＋P3，P3＝P4，P线＝I2ΔU＝IR.(2)电压关系：＝，＝，U2＝U3＋ΔU.(3)电流关系：n1I1＝n2I2，n3I3＝n4I4，I2＝＝＝.[即学即用]　判

5、断下列说法的正误．(1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压．(　　)(2)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．(　　)(3)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电的频率小得越多．(　　)(4)远距离输电时，输送电压越高越好．(　　)答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×一、输电线上功率损失的计算输电线路上的功率损失，主要是输电线电阻发热造成的损失．常用计算公式：(1)ΔP＝I2R，其中I为输电线路上的电流．(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP

6、＝，其中ΔU为输电线上的电压损失．例1　三峡水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　(3)1000A　2×107W　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＝1.25×108W损失功率与输出功率之比为＝＝(3

7、)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＝＝.二、高压输电线路的分析与计算解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律．1．画图、理清三个回路(如图3所示)图32．抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2即＝，I1n1＝I2n2，P1＝P2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3即＝，I3n3＝I4n4，P3＝P43．掌握一个定律根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3.例2　如图4所示，发电