高中创新设计物理教科选修32学案第二章7电能的输送.docx

[目(Mu)标定(Ding)位]　1.理解远间隔 输电线路的根本组成.2.把握远间隔 输电线上的能量损掉与哪些身分有关.3.应用抱负变压器、电路常识对简单的远间隔 输电线路进展定量计较.一、电能输送中的电能损耗和电压损掉1.输电线上的电压损掉(1)输电线路始端电压U跟结尾电压U′的差值，称为输电线上的电压损掉，ΔU＝U－U′，如图1所示，电压损掉还可以暗示为ΔU＝IR线＝R线.图1(2)削减输电线上电压损掉的方式：①减小输电线的电阻.②进步输送电压.2.输电线上的电能损耗(1)损掉功率计较：ΔP＝I2R线，I为输电电流，R线为输电线的总电阻.(2)减小输电线上功率损掉的方式：①减小输电线的电阻R线：由R线＝ρ得，要减小R线，在l连结不变的情况下，可以减小ρ，增年夜S.②减小输电电流I：由P＝UI得，在输送功率必然的情况下，进步输电电压，即可减小输电电流.采用高(填“高〞或“低〞)压输电是减小输电线上功率损掉最有用、最经济的办法.深度考虑“进步电压，减小电流〞与欧姆定律矛盾吗？谜底　不矛盾.欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律，而“进步电压，减小电流〞是从输送角度，由P＝UI，且P必然的前提下得出的结论，两者没有矛盾.例1　中国已投产运行的1000kV特高压输电，是今朝世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地本来用500kV的超高压输电，在连结输送电功率和输电线电阻都不变的前提下，现改用1000kV特高压输电，不考虑其他身分的影响.那么(　　)A.输电电流变为本来的2倍B.输电线上下降的电压将变为本来的2倍C.输电线上下降的电压将变为本来的D.输电线上损耗的(De)电功率将变为本(Ben)来的解析　按照输送电功率P输＝U输I输及P输不变，可知，输电电流I输＝∝，当U输变为本来的2倍时，I输变为本来的，选项A错误；输电线上下降的电压U降＝I输R线∝I输，所以，当输电电流变为本来的时，输电线上下降的电压也变为本来的，选项B错误，C准确；输电线上损耗的电功率P损＝IR线∝I，所以输电线上损耗的电功率将变为本来的，选项D错误.谜底　C(1)注重区别：①输电电压U与输电线上下降的电压ΔU；②输电功率P与输电线上损掉的功率ΔP.(2)抓住不变量：输送电功率不变，由P＝UI判定出输电电流I的转变，从而由ΔU＝IR、ΔP＝I2R判定ΔU、ΔP的转变.例2　发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至黉舍的输电线总电阻为R线，经由过程输电线的电流为I，黉舍输入电压为U2，以下计较输电线功率损耗的式子中，准确的选项是(　　)A. B.C.I2R线 D.I(U1－U2)解析　输电线功率损耗P损＝I2R线＝＝IU线，此中U线＝U1－U2，故B、C、D准确.谜底　BCDP损＝I2R＝＝ΔU·I.式中必需注重，ΔU为输电线路上的电压损掉，而不是输电线电压.二、高压输电线路的阐发与计较1.输送过程图(如图2所示)：图2(1)功率关系P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒(2)电压、电流关系＝＝，＝＝→抱(Bao)负变(Bian)压器2.出格强调(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，输电线上的电压损掉ΔU＝I线R线，输电线上的功率损耗ΔP＝IR线.(2)输电线的电阻计较时，应注重输电线长度为间隔 的两倍.深度考虑在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，那么输电线中电流为I＝，对不合错误？为什么？谜底　不合错误.U为输电电压，而不是加在输电导线上的电压，即U≠Ir，而输电电流可经由过程＝求得.例3　一台发电机最年夜输出功率为4000kW、输出电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电.输电线路总电阻R＝1kΩ.到目标地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯胆(220V,60W).假设在输电线路上耗损的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状况，那么(　　)A.T1原、副线圈电流别离为103A和20AB.T2原、副线圈电压别离为1.8×105V和220VC.T1和T2的变压比别离为1∶50和40∶1D.有6×104盏灯胆(220V,60W)正常发光解析　远间隔 输电的电路如下图，在升压变压器原线圈中有P＝U1I1，故得原线圈中电流为103A，在远间隔 输电线路中由ΔP＝IR线得T1副线圈中电流为20A，应选项A准确；在远间隔 输电线路中由P＝U2I2和I线＝I2得U2＝2×105V，由ΔU＝I线R线，ΔU＝U2－U3可得T2原线圈电压为1.8×105V，因为灯胆能正常发光，故T2副线圈电压为220V，应选项B准确；由变压器变压特点知变压比与匝数成正比，故可得T1变压比为1∶50，而T2的变压比为9000∶11，应选项C错误；正常发光时每盏灯的功率为60W，由90%P＝NP额，可得N＝6×104盏，应选项D准确.谜底　ABD远间隔 输电问题的四个关头：(1)画(Hua)出一个模(Mo)子——远间隔 输电模子图.(2)抓住输电的两头——电源和用电器.(3)阐发两条导线——输电导线.(4)研究两次电压变换——升压和降压.例4　发电机两头的电压为220V，输出功率44kW，输电导线的总电阻为0.2Ω，假如用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供应用户.(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户获得的电压和功率；(3)假设不颠末变压而直接送到用户，求用户获得的电压和功率.解析　(1)线路示意图如下图.(2)由图可知，升压变压器副线圈两头的输出电压U2＝U1＝2200V.据抱负变压器P入＝P出，那么升压变压器副线圈的输出电流I2＝＝A＝20A，输电线上的功率损掉和电压损掉别离为P损＝IR线＝202×0.2W＝80W.U损＝I2R线＝20×0.2V＝4V.所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为U3＝U2－U损＝2200V－4V＝2196V，I3＝I2＝20A.降压变压器副线圈的输出电压和电流为U4＝U3＝×2196V＝219.6V，I4＝I3＝10×20A＝200A.用户获得的功率为P4＝U4I4＝219.6×200W＝4.392×104W.(3)假设直接用220V低压供电，线圈示意图如下图，那么输电电流I′＝＝A＝200A.输电线路上的电压损掉ΔU′＝I′R线(Xian)＝200×0.2V＝40V.所以用(Yong)户获得的电压U2′＝U1－ΔU′＝220V－40V＝180V，用户获得的功率为P′＝U2′I′＝180×200W＝3.6×104W.谜底　看法析1．(输电线上的损耗)500千伏超高压输电是我国今朝正在施行的一项重年夜工程，我省超高压输电工程正在严重建立之中．假设输送功率为3 200万千瓦，本来采用200千伏输电，因为输电线有电阻而损掉的电功率为P，那么采用500千伏超高压输电后，在输电线上损掉的电功率为(设输电线的电阻未变)(　　)A．0.4P B．0.16P C．2.5P D．6.25P谜底　B解析　按照P损＝r可知：当输电电压由200 kV升高到500 kV时，其线路损耗由P减小到0.16P，选项B准确．2.(输电线上的损耗)图3为远间隔 输电示意图，两变压器均为抱负变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数别离为n1、n2，在T的原线圈两头接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，假设输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他身分的影响，那么输电线上损掉的电功率为(　　)图3A.() B.()C.4()2()2r D.4()2()2r谜底　C解析　原线圈电压的有用值：U1＝，按照＝可得U2＝·，又因为是抱负变压器，所以T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I＝，输电线上损掉的电功率为P′＝I2·2r＝4r2·2，所以C准确，A、B、D错误.3．(远间隔 高压输电)(多项选择)如图4所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V，输出的电功率为50 kW，用电阻为3 Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损掉功率为输电功率的0.6%，那么发电站要安装一升压变压器，达到用户再用降压变压器变为220 V供用户利用(两个变压器均为抱负变压器)，对整个送电过程，以下说法准确的选项是(　　)图(Tu)4A．输电线(Xian)上的损掉功率为300 WB．升压变压器的匝数比为1∶100C．输电线上的电流为10 AD．降压变压器的输入电压为4 970 V谜底　ACD解析　P损＝0.6%P＝300 W，A准确；I线＝＝10 A，C准确；U线＝I线R线＝30 V，U2＝＝5 000 V，U3＝U2－U线＝4 970 V，D准确；＝＝，B错误．4.(远间隔 高压输电)某小型水力发电站的发电输出功率为5×104W，发电机的输出电压为250V，输电线总电阻R线＝5Ω.为了使输电线上损掉的功率为发电机输出功率的4%，必需采用远间隔 高压输电的方式，在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器.设用户所需电压为220V，不计变压器的损掉.求：(g取10m/s2)(1)输电线上的电流；(2)升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(3)可供几多盏“220V,40W〞的白炽灯正常工作？谜底　(1)20A　(2)　　(3)1200盏解析　(1)输电线中电流：P损＝IR线，得I2＝＝20A.(2)由P＝U2I2，得U2＝V＝2.5×103V.对升压变压器：＝＝＝.对降压变压器：U3＝U2－IR线＝(2500－20×5) V＝2400V，又U4＝220V，故＝＝.(3)n＝＝1200(盏(Zhan)).题组一　输电线路中的损耗问题1.(多项选择)远间隔 输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV高得多的电压进展输电.采用高压输电的长处是(　　)A.可节流输电线的材料B.可按照需要调节交流电的频率C.可减小输电线上的能量损掉D.可加速输电的速度谜底　AC2.以下关于电能输送的阐发，准确的选项是(　　)A.由公式P＝知，输电电压越高，输电线上功率损掉越少B.由公式P＝知，输电导线电阻越年夜，输电线上功率损掉越少C.由公式P＝I2R知，输电电流越年夜，输电导线上功率损掉越年夜D.由公式P＝UI知，输电导线上的功率损掉与电流成正比谜底　C解析　输电线损掉的功率ΔP＝I2R，故C准确；A中的U不克不及用输电电压，因U＝ΔU＋U3，ΔU为输电线损掉的电压，U3为用户端电压或降压变压器的初级电压，故A、B、D错误.3．(多项选择)一项名为“1 100千伏特高压隔分开关〞的“破冰尝试〞在我国年夜兴安岭漠河县获得成功，标记着我国特高压输电手艺已打破低温情况制约．为消弭高压输电线上的冰凌，操纵电流的热效应除冰．假设在正常供电时，输电线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，那么除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　)A．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谜底　AD解析　输电线上的热耗功率ΔP＝I2R线，假设热耗功率变为9ΔP，那么9ΔP＝I′2R线，联立得I′＝3I，A对；输送功率不变，即P＝UI＝U′I′，得U′＝U，所以D对.4.(多(Duo)项选择)在(Zai)远间隔 输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为l，输电线。