【新步步高】2015-2016学年高二物理教科版选修3-2课件：第二章-学案7-电能的输送.pptx

第二章 交变电流 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. 学案7　电能的输送 知识探究 自我检测 如图1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： 一、电能输送中的电压损失和电能损耗 知识探究 问题设计 图1 (1)远距离大功率输电面临的困难是什么？ 答案　在输电线上有功率损失. (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？ 答案　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. 功率损耗表达式：P损＝I2r.所以降低输电损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I. (3)为什么远距离输电必须用高压呢？ 答案　因为发电厂的输出功率P是一定的，由P＝UI知，要减小输电电流I，必须提高输出电压U. 要点提炼 输电线上的电压损失和功率损耗(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.U损＝U－U′＝Ir. 2.功率损耗 (1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损耗，损耗的功率P损＝I2r. (2)若输电线上损失的电压为U损，则功率损耗还可以表示为P损＝ ，P损＝ . U损·I 3.减小电压损失和功率损耗的方法 (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， 电压可以减小电流. 增大 升高 二、远距离输电电路中的各种关系 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. 问题设计 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). 答案　第一个回路：P1＝U1I1 第三个回路：P4＝U4I4 (2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？ 答案　若两个变压器为理想变压器， 要点提炼 远距离输电问题的分析 1.远距离输电基本原理 在发电站内用 升压，然后进行远距离输电，在用电区通过 降到所需的电压. 2.解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图2，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置. 3.分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的负载，而相应的副线圈是下一个回路的电源. 升压变压器 降压变压器 P损 U损 典例精析 一、输电线上功率损耗的计算 例1　超导材料电阻降为零的温度称为临界温度.1987年我国科学家制成了临界温度为90 K的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为(　　) A.1 kW B.1.6×103 kW C.1.6 kW D.10 kW 答案　A 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？ 答案　2 500 A (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？ 例3　某小型水电站的电能输送示意图如图3所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则(　　) 二、远距离输电问题 图3 答案　AD 例4　发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，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，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； 解析　示意图如图所示 (2)求用户得到的电压和功率； 输电线路上的电压损失和功率损耗分别为 UR＝I2R＝20×0.2 V＝4 V 降压变压器上的输入电流和输入电压分别为I3＝I2＝20 A U3＝U2－UR＝2 200 V－4 V＝2 196 V 降压变压器上的输出电压和输出电流分别为 用户得到