《电能的输送》导学案1

《电能的输送》导学案1

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1、《电能的输送》导学案[学习目标定位]1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题.1.电阻定律:在温度不变时,同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成,与它的横截面积S成,导体电阻与构成它的材料有关,即R=ρ.2.电功率P=,热功率P=.3.理想变压器原、副线圈的三个关系:P原=,=,=.一、电能输送中的电压损失和电能损耗1.如图1所示,U损=,P损=.图12.无论是为减小电压损失还是减小能量损耗,都要求使用送电.二、远距离输电系统远距离输电的基本原理:在发电站内用变

2、压器,然后进行远距离输电,在用电区域通过变压器降到所需的电压.三、直流输电当交流输电功率很大时,、引起的电压及损失很大,所以现在有些大功率输电线路已经开始采用直流输电.现代的直流输电,只是在这个环节中使用直流.一、电能输送中的电压损失和电能损耗[问题设计]如图2所示,假定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,输送功率为P,发电厂输出的电压为U.那么:图2(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?[要点提炼]输电线上的电压损失

3、和功率损失(设输电线上电阻为R,电流为I)1.电压损失输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值.ΔU=U-U′=IR.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ΔP=I2R.(2)若输电线上损失的电压为ΔU,则功率损失还可以表示为ΔP=,ΔP=.3.减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R=ρ可知,距离l一定时,使用电阻率小的材料,导体横截面积可减小电阻.(2)减小输电电流I由P=UI可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流.二、远距离输电电路中的各种关系[问题设计]某发电站向远处送电的示意图如图3所示,其中各部分的物理量

4、已在图上标注,在这个电路中包括三个回路.图3[(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)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系?[要点提炼]远距离输电问题的分析1.解决远距离输电问题时,应首先画出输电的电路图,参考图3,并将已知量和待求量写在电路图的相应位置.2.分析三个回路,在每个回路中,变压器的原线圈是回路的用电器,而相应的副线圈是下一个回路的电源.3.综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒:P=U1I1=U2I2=P用户+ΔP=IRP用户=U3I3=U4I4.(2)电路知识:U2=+

5、U3ΔU=I2R(3)变压器知识:====.其中ΔP=I2R,ΔU=I2R往往是解题的切入点.一、输电线上功率损失的计算例1 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?它占输出功率的比例是多少?(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?它占输出功率的比例是多少?二、远距离输电问题例2 发电机的输出电压为220V,输出功率为44kW,输电导线的电阻为0.2Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,

6、再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户,则:(1)画出全过程的线路示意图;(2)求用户得到的电压和功率;(3)若不经过变压而直接将电送到用户,求用户得到的电压和功率.1.(输电线上功率损失的计算)中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为(  )A.B.C.2PD.4P2.(输电线上功率损失的计算)在远距离输电时,输送的电功率为P,输送电压为U

7、,所用导线的电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损失的电功率为P′,用户得到的电功率为P用,则P′、P用的关系式正确的是(  )A.P′=B.P′=C.P用=P-D.P用=P(1-)3.(远距离输电问题)在如图4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4A.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

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