高中物理 第二章 交变电流 远距离输电学案 粤教版选修3-2.doc

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1、学案6　远距离输电[学习目标定位]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．1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻与构成它的材料有关，即R＝ρ.2．电功率P＝UI，热功率P＝I2R.3．理想变压器原、副线圈的三个关系：P原＝P副，＝，＝.一、从发电站到用户的输电线路远距离输电过程：发电机输出的电压通过变压器升高到几十万伏

2、，然后进行远距离输电．当电能被输送到用电区域后，再用变压器将电压降低．二、为什么要用高压输电减小电能损失的方法有两种：(1)减小导线的电阻．(2)减小输电导线中的电流，即提高输电的电压．三、直流输电：现代的直流输电，只有输电这个环节使用高压直流，发电、用电及升、降电压仍然是交变电流．一、降低输电损耗的两个途径[问题设计]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

3、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)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.[要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R

4、，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(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，增大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，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

5、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变低，达不到额定电压，因此白炽灯灯光较暗．二、远距离输电电路中的各种关系[问题设计]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．升压变压器　　　　降压变压器图2(1)结合闭合电路的知识，分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)．(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案　(

6、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)若两个变压器为理想变压器，则有：＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4.[要点提炼]远距离输电问题的分析1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置(参考图2)．2．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．3．综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒：P＝U1I1＝U2I2＝P用户＋ΔPΔ

7、P＝IRP用户＝U3I3＝U4I4.(2)电路知识：U2＝ΔU＋U3ΔU＝I2R(3)变压器知识：＝＝＝＝.其中ΔP＝IR，ΔU＝I2R往往是解题的切入点．一、输电线上功率损失的计算例1　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？解析　(1)由P＝UI得I

8、＝＝＝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)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＝＝答案　(1)2500A　(2)1.25×108W　(3)1000A　2×107W　二、远距离输电问题例2　发电机的输出电压为220V，输出功率为44kW，输电导线