【创新设计】2015-2016学年高中物理5.6电能的输送学案新人教版选修3-2.doc

电能的输送 [目标定位]　1.了解远距离输电线路的基本构成.2.掌握远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.3.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算． 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——电压和频率稳定． (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 输电线上的功率损失ΔP＝I2R线，I为输电电流，R线为输电线的电阻． (1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积． (2)减小输电导线中的电流：为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压． 二、电网供电 1．远距离输电的基本原理：远距离输电的基本电路如图1所示． 图1 在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降压降到所需的电压． 2．电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成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，获得最大的经济效益； (2)减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量． (3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高． 想一想　在图1中，甲同学说U2＝I2R线，乙同学说P2＝IR线．他们的说法对吗？正确关系是什么？ 答案　都不对．I2R线是输电线上损失的电压，IR线是输电线上损失的功率，正确关系是U2＝I2R线＋U3，P2＝IR线＋P3. 一、降低输电损耗的两个途径 1．输电线上的功率损失 (1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为R线，则输电线上的功率损失为ΔP＝I2R线． (2)减小输电线上功率损失的方法． ①减小输电线的电阻R线：由R线＝ρ得，要减小R线，在l保持不变的情况下，可以减小ρ，增大S. ②减小输电电流I：由P＝UI得，在输送功率一定的情况下，提高输电电压，即可减小输电电流． 采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施． 2．输电线上的电压损失 (1)输电线路始端电压U跟末端电压U′的差值，称为输电线上的电压损失，ΔU＝U－U′，如图2所示，电压损失还可以表示为ΔU＝IR线＝R线． 图2 (2)减少输电线上电压损失的方法． ①减小输电线的电阻． ②提高输送电压． 例1　远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)(　　) A．功率损失是原来的 B．功率损失是原来的 C．电压损失是原来的 D．电压损失是原来的n倍 解析　设输电电压为U，所输送的功率为P，输电线路总电阻为R线，则输电电流I线＝，线路的功率损失ΔP＝IR线＝，可知ΔP∝，当输电电压U升高为原来的n倍时，功率损失变为原来的，故选项A错误，选项B正确；线路上的电压损失ΔU＝I线R线＝，可知ΔU∝，当输电电压升高为原来的n倍时，电压损失变为原来的，故选项C正确，选项D错误． 答案　BC 针对训练　发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线总电阻为R线，通过输电线的电流为I，学校输入电压为U2，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是(　　) A. B. C．I2R线 D．I(U1－U2) 答案　BCD 解析　输电线功率损耗P损＝I2R线＝＝IU线，其中U线＝U1－U2，故B、C、D正确． 二、远距离输电的输送电路及基本关系 1．输电线路的构成 由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成． 2．远距离输电的基本关系(如图3所示) 图3 (1)功率关系 P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒 (2)电压、电流关系 ＝＝，＝＝→理想变压器 3．特别强调 (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，输电线上的电压损失ΔU＝I线R线，输电线上的功率损耗ΔP＝IR线． (2)输电线的电阻计算时，应注意输电线长度为距离的两倍． (3)处理远距离输电问题． 首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置． 其次解题时要抓“两头”——电源、用电器．要注意“中间一条线”——输电线，以变压器为界将整个输电电路划分为三个独立的回路．以变压器为联系的纽带将“两头”与中间“输电线”联系起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算． 例2　如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，求： 图4 (1)升压变压器的输出电压