高中物理5.5 电能的输送学案新人教版选修

高中物理5.5 电能的输送学案新人教版选修5、5 电能的输送导学案【学习目标】1、知道什么是输电导线上的功率损失和如何减少功率损失、2、知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失、3、理解为什么远距离输电要用高压、【学习重点和难点】重点：理解减少电能损失的两条途径。

难点：远距离输电回路的分析。

【自主学习】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：保证电能的质量和稳定、(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(1)输电线上的功率损失：ΔP＝，I为输电电流，r为输电线的电阻、(2)降低输电损耗的两个途径①减小输电线的：在输电距离一定的情况下，为了减小，应当选用的金属材料，还要尽可能增加导线的、②减小输电导线中的：为减小输电，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电、二、电网供电1、远距离输电基本原理：远距离输电的基本电路，如图所示、在发电站内用变压器，然后进行远距离输电，在用电区域通过变压器降压降到所需的电压、2、电网：通过输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成的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，获得最大经济效益、(2)减少的风险，调济不同地区电力供需的平衡，保障供电的、(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高、【精讲点拨】一、输电电压与损失电压、输送功率与损失功率概念分析远距离输电原理示意图及输电过程(如上图所示)1、输电(送)电压是指加在高压输电线始端的电压，即升压变压器的输出电压U2、2、损失电压是指降落在输电线路上的电压，即ΔU=U线=I线R线、输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压U3比起始端电压要低，这就是输电线路上的电压损失ΔU＝U2－U3、对于交流输电线路来说，造成电压损失的原因既有电阻又有感抗和容抗、其中电阻造成的电压损失ΔU=U线=I线R线、高中阶段在计算中只考虑输电线路电阻所造成的电压损失、例、随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要、某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2、在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是()A、输电线上损耗的功率为B、输电线上损耗的功率为C、若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D、采用更高的电压输电会降低输电的效率二、如何分析远距离输电回路1、解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图所示，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置、2、电路被划分为几个独立的回路，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，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律，串、并联电路规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁、(1)第一个回路：I1＝I机， U1＝U机， P1＝P机， P1＝U1I1(2)第二个回路：①电流关系：I2＝I线＝I3 ②电压关系：U2＝ΔU＋U3 ③功率关系：P2＝ΔP＋P3P3＝U3I3 ， P2＝U2I2(3)第三个回路：I4＝I用， U4＝U用， P4＝P用， P4＝U4I4(4)第一个回路与第二个回路之间＝P1＝P2 ＝(5)第二个回路与第三个回路之间＝P3＝P4 ＝例、如图所示，学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1Ω，升压变压器匝数比为n1∶n2＝1∶4，降压变压器的匝数比为n3∶n4＝4∶1，输电线总电阻为R线＝4Ω，全校有22间教室，每间教室安装“220 V,40 W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：(1)输电线上损耗的电功率P损多大？(2)发电机的电动势E多大？【典例剖析】例1、某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是6 Ω、(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率和用户得到的电压、(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压、【跟踪发散】(xx福建理综)中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程、假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P、在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()A、B、C、2PD、4P例2、一座小型水电站，水以3 m/s的速度流入水轮机，而以1 m/s 的速度流出，流出水位比流入水位低1、6 m，水的流量为1 m3/s，如果水流损失的机械能有75%供给发电机、求：(g取10 m/s2)(1)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大；(2)若发电机的输出电压为240 V，输电线的总电阻Ω，允许损失的电功率为输出功率的5%，用户所需电压为220 V，则在送电过程中所用的升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少、【跟踪发散】某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电、已知输电线的电阻率ρ＝2、410－8 Ωm，导线横截面积为1、510－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失、【达标检测】1、下列关于电能输送的说法正确的是()A、输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B、减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C、减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积D、实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等2、远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是()A、输电线上的电压损失跟输电电压成正比B、输电线上的功率损失跟输电电压成正比C、输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D、输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比3、某发电站采用高压输电向外输送电能、若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R、则下列说法正确的是()A、输电线上的电流I＝B、输电线上的电流I＝C、输电线上损失的功率P＝()2RD、输电线上损失的功率P＝4、在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，输电导线电阻率为ρ，截面面积为S，导线的总长度为L、输电线上损耗的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′和P用的关系式正确的是()A、P′＝B、P′＝C、P用＝P－D、P用＝P5、(xx浙江理综)某水电站，用总电阻为2、5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3106 kW、现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( )A、输电线上输送的电流大小为2、0105 AB、输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC、若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kWD、输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻6、某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电、已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220 sin100 πt V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成闭合电路、若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是()A、通过R0电流的有效值是20 AB、降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1C、升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D、升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率7、如下图为远距离输电线路的示意图：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是()A、升压变压器原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B、输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C、当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大D、升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压8、某山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低变压器降压后再输送至村寨中各用户、设变压器都是理想的，那么随着村寨中接入电路的用电器消耗的总功率的增加，则()A、通过升压变压器初级线圈中的电流变大B、升压变压器次级线圈两端的电压变小C、高压输电线路上的电压损失变大D、降压变压器次级线圈两端的电压变小9、(xx江苏单科)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变、随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A、升压变压器的输出电压增大B、降压变压器的输出电压增大C、输电线上损耗的功率增大D、输电线上损耗的功率占总功率的比例增大10、如右图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的波形、原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A，下列说法正确的是()A、变压器输出端所接电压表的示数为20 VB、变压器的输出功率为200 WC、变压器输出端的交流电的频率为50 HzD、穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为 Wb/s11、(xx全国Ⅱ)图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头、现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止、用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)、下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是()12、某变电站用220 V的电压送电，导线损失的功率为输送功率的20%，若要使导线损失的电功率降为输送功率的5%，则输送电压应为多少？13、发电机的输出端电压为220V，输出功率为44 kW，输电线总电阻为0、2Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压后给用户供电、(1)求用户得到的电压和功率；(2)若不用升压和降压而直接向用户供电，求用户得到的电压和功率、。