2024_2025学年新教材高中物理第3章交变电流与远距离输电第4节电能的远距离输送学案鲁科版选择性必修第二册.docVIP

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第4节电能的远距离输送

[核心素养·明目标]

核心素养

学习目标

物理观念

了解高压沟通输电与直流输电及其优缺点。

科学思维

理解降低输电损耗的两个途径，理解高压输电的原理，会计算输电损失。

科学探究

会利用模型解决远距离输电问题。

科学看法与责任

知道生活中的远距离输电问题。

学问点一常用高压输电的缘由

1．两种损失比较

两种损失

主要缘由

大小表示

减小方法

电功率损失

输电线有电阻，电流流过时产生焦耳热

ΔP＝I2R

减小R减小I

电压损失

输电线电阻的电压降

ΔU＝IR

2．降低两种损失的途径－－高压输电

输送肯定功率电能，输电电压越高，输电线中电流越小，导线因发热而损耗的电能越少，线路上电压的损失也越少。

在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I＝eq\f(U,r)，这种说法是否正确？

提示：不对，U为输电电压，而不是加在输电导线上的电压。

1：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)为了削减能量损失，要高压输电，而且越高越好。 (×)

(2)输送功率肯定时，提高输送电压，可以削减功率损失。 (√)

(3)电压损失ΔU＝IR线和电功率损失ΔP＝I2R线中I可以通过I＝eq\f(P送,U送)求得。 (√)

学问点二高压沟通输电与直流输电

1．高压沟通输电系统

(1)输电环节：在发电站旁边用升压变压器上升电压，用输电线输送到远方，在用电地区旁边，用降压变压器降到所需电压。

(2)远距离输电电路图如图所示：

2．高压直流输电

(1)采纳高压直流输电的缘由

当沟通输电功率很大时，导线的电感、电容引起的电压及电能损失很大；同一电网供电的发电机同步运行，技术上也存在困难。

(2)高压直流输电系统的工作程序：交变电流升压后输送到整流器，把高压交变电流变换成高压直流电流，经由高压直流线路输送到用电地区后，将高压直流电流变换成高压交变电流，再经降压变压器降压。

(3)高压直流输电系统的优点

①不存在感抗和容抗引起的损耗。

②节约材料，输电结构简洁，占地面积小。

③不须要考虑电网中的各发电机的同步运行问题。

在交变电流电路中感抗、容抗类似于电阻对电流的阻碍作用。

2：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)高压直流输电与高压沟通输电的区分在于输送环节。 (√)

(2)在直流输电中，不要求供电的全部发电机同步运行。 (√)

学问点三电能的利用与社会发展

1．发电机、电动机在工业上的运用，克服了蒸汽机在运用过程中存在的不少难题，体现出很多优越性。与蒸汽机相比，电动机智活、小巧、适应力强，更加广泛地应用于工业生产领域。

2．目前运用的电能，主要来自热能、水能、原子能、风能等其他形式的能量，这些能量转换为电能都离不开发电机。火力发电，是利用石油、煤炭和自然气等燃料燃烧时产生的热能将水加热，产生高压水蒸气，推动汽轮机转动，带动发电机的转子转动，将机械能转化为电能，再通过外电路把电能输送出去；水力发电和风力发电则是干脆利用水和风带动发电机的转子转动，将机械能转化为电能。高铁、动力机械等，都是利用电动机的通电线圈受到磁场的力的作用而发生转动，将电能转化为机械能。

3．电能的利用提高了劳动生产率，解放了劳动者。

电能通过发电厂和电力网实现了集中生产，分散运用，便于传输和安排。

3：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)电能是一次能源，可以再生。 (×)

(2)输电线的电阻共计为r，输送的电功率为P，用电压U送电，则用户能得到的电功率为P－eq\f(P2,U2)r。 (√)

考点1输电线上电压和功率损失的计算

如图所示的输电线路，为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？怎样才能减小导线上损失的电压呢？

提示：用电高峰期高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流较大，有较大的电压损失，因此加在白炽灯上的电压变低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗；为减小导线上损失的电压可减小输电线电阻，提高输电电压。

1．功率损失的缘由

在电能输送过程中，电流流过输电线时，因输电线有电阻而发热，电能必有一部分转化为内能而损失掉。

2．若输电线的电阻为R线，输电电流为I，输电线始端和末端的电压分别为U和U′，则：

(1)电压损失ΔU＝U－U′＝IR线；

(2)功率损失ΔP＝I2R线＝IΔU＝eq\f(?ΔU?2,R线)。

3．若输电功率P不变，输电电压提高到nU，可使输电电流减小到eq\f(I,n)，则：

(1)电压损失减小到eq\f(ΔU,n)；

(2)功率损失减小到eq\f(ΔP,n2)。

【典例1】在远距离输电时，要考虑尽量削减输电线上的功率损失。有一个小型发电站，输送的电功率P＝500kW，当运用U＝5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终