高中物理 第3章 电能的输送与变压器 学案1 高压输电原理同步备课学案 沪科版选修
9页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散学案1高压输电原理目标定位 1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径.2.理解高压输电的原理.3.会对简单的远距离输电线路进行定量计算一、远距离输电为什么要用高电压如图1所示,假定输电线路中的电流为I,两条导线的总电阻为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:PI2R,所以降低输电损耗的两个途径为:减小输电线的电阻R;减小输电电流I.(3)因为发电厂的输出功率P是一定的,由PUI得,要减小输电电流I,必须提高输出电压U.要点总结输电线上的电压损失和功率损失(设输电线的电阻为R,电流为I)1电
2、压损失输电线始端电压U与输电线末端电压U的差值UUUIR.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PI2R.(2)若输电线上损失的电压为U,则功率损失还可以表示为P,PUI.3减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻R由R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以减小电阻(2)减小输电电流I由PUI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UIr较大,用户得到的电压UU较低,达不到额定功率,因此白炽灯灯光较暗例1(多选)如图2所示为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是()图2A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好答案ABD解析由P损I2R和R知S越大,R越小,P损越小,所以A正确由PUI及P损I2R知B正确,C错误电
3、压越高,对输电线路绝缘性能和对变压器的要求越高,实际输送电能时,要综合考虑各种因素,所以D正确例2发电厂发电机直接向学校供电,发电机输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线总电阻为R,导线的电流为I,学校得到的电压为U2,则下列关于输电线损失的功率的式子中错误的是()A. B.CI2R DI(U1U2)答案A解析用P求电阻上损失的功率时,U要与电阻R相对应,选项A中的U1是输出电压不是输电线上的电压,故A是错误的B中的U1U2是输电线上的电压,因此,B是正确的C、D中的电流I是输电线中的电流,故C、D都是正确的例3三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?答案(1)2 500 A(2)1.25108 W25%(3)1 000 A2107 W4%解析(1)由PUI得I2 500 A(2)输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25
4、108 W损失功率与输出功率之比为25%(3)将电压升高至50万伏时,I1 000 A输电线上损失的功率PI22r1 0002210 W2107 W损失功率与输出功率之比为4%针对训练(多选)在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气,高压输电线因结冰而造成严重损毁,如图3所示,为消除高压输电线上的冰凌,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;若输电功率和输电线电阻不变,除冰时,需要输电线上热耗功率为9P,则除冰时()图3A输电电流为3I B输电电流为9IC输电电压为3U D输电电压为U答案AD解析高压线上的热耗功率为PI2R线若热耗功率变为9P,则9PI2R线由得I3I,A对又输送功率不变,PUIUI,得UU,所以D对二、交流输配电网发电机发出的交变电流先送到升压变电站,将电压升高到220 kV以上,由高压输电线向远处输送在用电区,先由第一级变电站将电压降到110 kV,再输送到第二级变电站,将电压降到10 kV,送到用电区对普通生活用电,则还要用变压器进一步将电压降到220 V.1(降低输电损耗的途径)中央电视台焦点
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