高中物理 第五章 交变电流 第5节 电能的输送教学案 新人教版选修

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5电能的输送知识内容电能的输送考试要求必考加试c课时要求1.了解输电导线电能损失的主要原因，知道减少电能损失的两条途径2理解采用高压输电的原因，认识高压输电的局限性3认识电网的重要作用，认识电网安全对社会的重要性4会求解输电导线上的功率损失等问题.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(在图中把导线电阻集中画为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：PI2rr，所以降低功率损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r；减小输电电流I，即提高输送

2、电压U.知识梳理1电压损失：输电线始端电压U与末端电压U的差值UUUIr.2功率损失：电流的热效应引起功率损失PI2r.3减少电压、功率损失的方法：(1)减小电阻：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减小电阻(2)提高输送电压：由PUI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流，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PI2r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：P

3、1U1I1第二个回路：U2UU3，P2PP3IRP3第三个回路：P4U4I4(2)、P1P2；、P3P4.知识梳理(1)功率关系：P1P2，P2P线P3，P3P4，P线I2UIR.(2)电压关系：，U2U3U.(3)电流关系：n1I1n2I2，n3I3n4I4，I2.即学即用判断下列说法的正误(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)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率比电厂发出的交流电的频率小得越多()(3)远距离输电时，输送电压越高越好()答案(1)(2)(3)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)PI2R其中I为输电线路上的电流(2)PUI或P，其中U为输电线上的电压损失例1(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电采用高压输电的优点是()A可节省输电线的材料B可根据需要调节交变电流的频率C可减少输电线上的能量损失D可加快输电的速度答案AC解析远距离输电时往往输送的电功率一定，根据PUI知，输送电压U越高，则输送电流I越小，根据P损I2r知，在输电线上的功率损失一定的情况下，输电

4、线电阻可略大些，导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料)；若输电线确定，即r确定，则可减少输电线上的能量损耗，故选项A、C正确交变电流的频率是一定的，不需调节，输电的速度是一定的，故选B、D错误例2三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 W(3)1 000 A2107 W解析(1)由PUI得I2 500 A(2)输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W损失功率与输出功率之比为(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.易错警示注意以下两组物理量的区别(1)输电电压U与输电线上降落的电压U.(2)输电功率P与输电线上损失的功率P.二、高压输电线路1输送电压：输电线始端电

5、压，即升压变压器副线圈两端电压2用户电压：最终用户得到的电压，若不考虑用户与降压变压器间电线上的电阻，则为降压变压器副线圈两端电压3损失电压：输电线上的电压，等于输电线始端电压与末端电压的差值例3如图3所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则()图3A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为IrD输电线路上损失的电功率为I1U答案A解析根据理想变压器的工作原理，得I1U1I2U2，所以用户端的电压U2，选项A正确；输电线上的电压降UI1rUU1，选项B错误；变压器的输入功率P1I1UIrI1U1，选项C错误；输电线路上损失的功率PIrI1(UU1)，选项D错误针对训练(2015湖州高二质检)如图4所示是远距离输电的示意图，下列说法正确的是()图4Aa是升压变压器，b是降压变压器Ba是降压变压器，b是升压变压器Ca的输出电压等于b的输入电压Da的输出电压等于输电线上损耗的电压答案A解析远距离输电先升压，后降压，选项A

6、正确，选项B错误；由于输电线上有电压损耗，故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损耗的电压之和，选项C、D错误1夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电时的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是()A若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍B若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍C若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电时的4倍D若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍答案A解析高压输电时PUI，I是输送电路上的电流用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确；输电线上的热耗功率PI2R线，则热耗功率变为正常时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误；由PI2R线，则热耗功率不变，D错误2(2016杭州余杭区高二第一学期期末)远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U1110 kV和输电电压为U2330 kV输电则两种情况中，输电线上通过的

7、电流之比I1I2等于()A11 B31 C13 D91答案B解析输送功率相同，根据PUI得，输电电流与输电电压成反比，所以.故B正确3(多选)在如图5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()图5A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答案CD解析发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(UIR)增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(PI2R)增大，选项C正确；输电线上损耗的功率PI2R2R，输电线上损耗的功率占总功率的比例P输，选项D正确4某变电站用220 V的电压送电，导线上损失的电功率是输出功率的20%，若要使导线损失的电功率是输出功率的5%，则输出的电压应为_V.答案440解析损耗的功率P2R，输送的电功率P一

8、定，输电线电阻R一定，要使损失的功率降为原来的，输电电压需增为原来的2倍，即440 V.一、选择题1农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有()A提高输送功率B增大输送电流C提高输电电压D减小输电导线的横截面积答案C解析电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径：一、减小输电导线中的电流，即可提高输电电压；二、减小输电线的电阻，即增大输电导线的横截面积，故C正确2(多选)下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是()A直流输电系统只在输电环节是直流，而在发电环节和用电环节是交流B直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流，而在输电环节是交流C整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流D逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流答案AC解析直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成，在整流站通过整流器将交流电变换为直流电，在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电因此选项A、C正确3(多选)如图1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1A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少电路的发热损耗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解析依据输电原理，电路中的功率损耗PI2R线，而R线，增大输电导线的横截面积，可减小输电线的电阻，从而能够减小输电过程中的电能损失，选项A正确；由P输UI知，在输送功率P输一定的情况下，输送电压U越大，则输电电流I越小，则电路中的功率损耗越小，选项B正确；若输送电压一定，输送功率P输越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，选项C错误；因为输电电压越高，对于安全和技术的要求也越高，因此并不是输电电压越高越好，高压输电必须综合考虑各种因素，选项D正确4远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U1110 kV和输电电压为U

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