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时间:2020-07-04
《高中物理 5.6 电能的输送学案(新人教版)选修.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、电能的输送[目标定位] 1.了解远距离输电线路的基本构成.2.掌握远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.3.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.一、降低输电损耗的两个途径1.输送电能的基本要求(1)可靠:保证供电线路可靠地工作,少有故障.(2)保质:保证电能的质量——电压和频率稳定.(3)经济:输电线路建造和运行的费用低,电能损耗少.2.降低输电损耗的两个途径输电线上的功率损失ΔP=I2R线,I为输电电流,R线为输电线的电阻.(1)减小输电线的电阻:在输电距离一定的情况下,为了减小
2、电阻,应当选用电阻率小的金属材料,还要尽可能增加导线的横截面积.(2)减小输电导线中的电流:为减小输电电流,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电电压.二、电网供电1.远距离输电的基本原理:远距离输电的基本电路如图1所示.图1在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降压降到所需的电压.2.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,获得最大的经济效益;(2)减小断电的风
3、险,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的质量.(3)合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高.想一想 在图1中,甲同学说U2=I2R线,乙同学说P2=IR线.他们的说法对吗?正确关系是什么?答案 都不对.I2R线是输电线上损失的电压,IR线是输电线上损失的功率,正确关系是U2=I2R线+U3,P2=IR线+P3.一、降低输电损耗的两个途径1.输电线上的功率损失(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
4、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)输电线路始端电压U跟末端电压U′的差值,称为输电线上的电压损失,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
5、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A错误,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,选项D错误.答案 BC针对训练 发电厂发电
6、机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线总电阻为R线,通过输电线的电流为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、远距离输电的输送电路及基本关系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
7、关系==,==→理想变压器3.特别强调(1)升压变压器副线圈的电压不等于降压变压器原线圈的电压,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)输电线的电阻计算时,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“中间一条线”——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
8、比等规律进行分析与计算.例2 如图4所示,发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器),若发电机的输出功率是100kW,输出电压是250V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25,求:图4(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流;(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.解析 (1)对升压变压器,
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