高中物理第二章交变电流第7节远距离输电学案粤教版选修.docx

第七节远距离输电学 习 目 标知 识 脉 络1.知道从电厂到住宅的输电过程和输电线路2了解输电线上的功率损耗与何种因素有关及降低功率损耗的措施知道高压输电的道理(重点)3了解高压交流和高压直流输电的优缺点4会利用变压器的规律和能量守恒的观点对简单的远距离输电进行定性分析和计算(重点、难点)为 什 么 要 高 压 输 电1基本要求既能安全、保质，又能减少电能损耗，降低输电系统成本2输电线路远距离输送电网基本结构：如图271所示(输出功率为P，输出电压为U)图2713功率损耗输电导线损失的电功率：由P损IR线可推得P损()2R线4两个关系功率关系：P入P线P用电压关系：U2U线U3.1输电线上的电压损失可用UIr计算，r为输电线的电阻()2输电电压越高越好()3家庭用电常用铜导线，是为了减小输电导线的电阻，从而减小电能损失()减小远距离输电过程中电功率损失的原因是什么？【提示】输电线路存在电阻假设两条输电线的总电阻为r，在如图272所示的输电示意图中等效画为r，输送的功率为P，发电厂输出的电压为U1.图272探讨1：输电线上损失的电压为多少？怎样减小输电线上损失的电压呢？【提示】由PU1I得I，所以UIr.据UIr可知，减小输电线路上电压损失的方法主要有两种：减小输电线路电阻；减小输电电流探讨2：怎样计算输电线路损失的功率呢？如何减少输电线路的功率损失呢？【提示】输电线路损失的功率PI2r，减小输电线的电阻或输电线中的电流可减少输电线路的功率损失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UUUIR.2功率损失远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率，可用以下三式计算：(1)PI2R；(2)PIU；(3)P.I为输电电流，R为输电线的电阻，U为输电线上损失的电压3减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线路的电阻由R可知，距离一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻(2)减小输电电流I由PUI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流1(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为，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和P用的关系式正确的是() 【导学号：97192092】APBPCP用PDP用P【解析】输电线电阻R，输电电流I，故输电线上损失的电功率为PI2R2，用户得到的功率为，P用PPP.【答案】BD2三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？它占输出功率的几分之几？(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？它占输出功率的几分之几？【解析】(1)由PUI得，I A2 500 A.(2)输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W损失功率与输出功率之比为.(3)当电压升高至50万伏时I A1 000 A输电线上损失的功率为PI22r1 0002210 W2107 W.损失功率与输出功率之比为.【答案】(1)2 500 A(2)1.25108 W(3)1 000 A2107 W计算输电导线上功率损失的三种方法1PI2R，I为输电导线中的电流，R为导线的电阻2P，U为输电导线上损失的电压，R为导线的电阻3PUI，U为输电导线上损失的电压，I为导线中的电流远 距 离 输 电 电 路 的 分 析 与 计 算1降低输电损耗的途径(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为减小电阻，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)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，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2高压直流输电(1)直流输电的优点不存在感抗和容抗引起的电能损失(2)直流输电的基本过程在发电站区域经变压器升压，由换流设备将交流电变成直流电，用高压直流电进行远距离传输，在用户区域由换流设备将直流电变为交流电，经变压器降压送给用户1远距离输电时，当输送电功率不变，提高输电电压，能减小电流，提高输电效率()2远距离输电，若用高压直流输送可以减小因感抗和容抗造成的损失()3远距离交流输电中，只有电线的感抗和容抗才造成电压损失()为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？【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，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国家电网遍布祖国各地，国家电网均采用高压或超高压输电探讨1：如何完成高压输电和低压用电？【提示】发电厂发出的交变电流经升压变压器达到高压输电，到达目的地后再通过降压变压器降压后输送给用户探讨2：在输电过程中，输电电压和损失电压有何区别？【提示】输电电压是指升压变压器的输出电压，损失电压也称为输电导线上的电压，是指电流通过输电导线降落在输电导线上的电压1远距离输电电路图(如图273所示)图2732分析方法：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远距离输电过程中的几个电压(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2.(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4.(3)损失电压：大小：等于输电导线始端电压与末端电压的差值，即UU2U3I2R.形成原因：输电导线有电阻，有电流通过时，会在线路上产生电势降落，导致输电线路末端的电压低于始端的电压4输电过程中的几个关系(1)功率关系：P1P2，P2PP3，P3P4.(2)电压、电流关系：，U2UU3，I2I3.(3)发电机输出的电流：I1.(4)输电电流：I2.(5)输电线损耗功率：PUI2IR2R.3(多选)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是()A.B.CI2RDI(U1U2)【解析】输电线上功率损耗PI2RIU，而UU1U2，故B、C、D正确【答案】BCD4一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户已知发电机的输出功率是500 kW，始端电压为500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为15，两变压器间输电线的总电阻为1.5 ，降压变压器的输出电压为220 V，不计变压器的能量损耗求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；(2)输电导线上的功率损失；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；(4)用户得到的功率. 【导学号：97192093】【解析】输电线路原理图如图所示(1)升压变压器的副线圈两端电压U22 500 V.(2)输电导线上的电流I2200 A.输电导线上的功率损失为P损IR线60 kW.(3)输电导线上的电压UI2R线300 V，降压变压器原线圈的电压U3U2U2 200 V，降压变压器原、副线圈的匝数比为101.(4)用户得到的功率P用P1P损440 kW.【答案】(1)2 500 V(