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河北省邯郸四中高一物理复习:电能的输送 学案学习目标:(1) 知道什么是导线上的功率损耗和电压损耗;知道如何减小损耗。(2) 理解为什么远距离输电要用高压。(3) 会设计电能输送的示意图,并理解电压损耗和能量损耗的关系。要点导学:教师给出输电原理图,学生阅读教材根据原理图完成以下内容用户发电机u输、p输iu用p用u损、p损设输电电流为i, 输电线的电阻为r,r线则功率损失为p=_有什么方法可以减少输电中功率损失?在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的 倍?在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的 倍?你认为哪个途径对于降低输电损耗更为有效?1、怎样减小电阻依据是什么?2、怎样减小电流依据是什么?教师分析原理图中的物理量,师生共同找到物理量关系,写出表达式【小组合作思考与讨论】结合上个输电线路图请你指出下面叙述错在哪里,并说明原因。将电能从发电站送到用户,在输电线上会损失一部分功率,设输电电压为u,则功率损失为:p损=ui (1) u=ir (2)将(2)式代入(1)式,得到: p损=u2/r (3)由(3)式可知,要减小功率损失p损,就应当用低压送电和增大输电线的电阻r。练习: 输送10kw的电功率,采用400v的电压输电,输电线的总电阻为10,求(1)输电线中的电流?输电线中损失的电压是多少?用户得到的电压是多少?(2)输电线损失的功率是多少?用户得到的功率是多少?(3)如果采用4000v电压输电,输电线损失的功率是多少? 3:讨论、分析两个方案的可行性方案一:由电阻定律 可知,在输电线长度l一定的情况下,为了减小 电阻,应当选用 、 的导线。学生查阅资料:几种导体材料在20时的电阻率材料/m银1610-8铜1710-8铝2910-8钨5310-8铁1010-7目前一般用电阻率较小的 作导线材料。但是,要增大导线的横截面积,就要多耗费金属材料, ,给架线带来很大困难。方案二:减小导线中的电流i,在导线电阻不变的条件下,电流如果减小到原来的百分之一,功率损失公式 得损失功率减小到原来的 思考1:怎样才能保证我们电能不变的情况下,使输电的电流减小呢? 思考2:怎样才能实现升高电压呢? 思考3:升压后的电能输送到用户后,能直接用吗?还需要怎么办? 三、探究电能输送的示意图我的设计:发电厂高压输电用户升压变压器降压变压器1基本环节14223uuuurif用线 ri1 i3i4n1n2n3n4p1p2p3p42.各物理量之间的关系升压变压器:u1u2=n1n2 i2i1=n1n2 p1=p2降压变压器:u3u4=n3n4 i3i4=n4n3 p3=p4输电导线上:u2=u+u3 p1=p+p3 p=i22r例1、某交流发电机输出功率为5105 w,输出电压为u=1.0103 v,假如输电线的总电阻r=10,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%,用户使用电压u=380 v. ( 1 )画出输电线路的示意图(标明各部分的符号)(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少?(使用的变压器是理想变压器)(1)(2)1:10 25:1例2、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500kw,端电压为500v,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两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220v,不计变压器的损耗。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。思考:有一台内阻为1的发电机,供给一所学校照明电路,如图,升压变压器的匝数比为1:4,降压变压器的匝数比为4:1,输电线总阻为r=4,全校共22个班,每班有“220v,40w”的灯6盏,若要保证全部电灯正常发光,讨论:1)发电机的输出功率多大? 2)发电机的电动势多大? 3)输电效率是多少? 4)若使用灯数减半并正常发光,发电机的输出功率是否减半?【课后练习】1、在电能输送过程中,若输送的电功率一定,则在输电线上损失的电功率:(acd )a随输电线电阻的增大而增大b和输送电压的平方成正比c和输电线上电压降落的平方成正比d和输电线中电流强度的平方成正比2、输电线的电阻共计r,输送的电功率为p,输电电压为u,则用户能得到的电功率是:(b )a. p b.p(p/u)r c.i2r d. (p/u)r 3、用6600v和220v两种电压输电,若输送的功率和输电线的电阻相同,则低压输电线与高压输电线上损失功率之比是(b )a. 1:900 b. 900:1 c. 1:30 d. 30:1 4、一个小水电站输出电功率为20kw,输电线总电阻为0.5,如果先用400v的电压送电,后改用2000v电压输电,则输电电压提高后输电线上损失的电功率的变化情况是:(a )a、减少50w b、减少1200w c、减少7.68w d增加7.68w 5、某变电站用220v的电压送电,导线损失电功率是输出功率的20%,若要使导线损失电功率是输出功率的5%,则输出电压应变为 v。4406、相同材料组成的导线向同一处用户输送10kw电能,在输电电压u1=110v和u2=220v两种情况下,要求输电线中损失的电能相同,则两情况下导线截面积之比为_。4:17、远距离送电的输电线一定时,如果以原来电压的10倍输送同样功率的电能时,输电线上损耗的电功率为原来的_1/1008、发电机的路端电压为220v,输送电功率44kw,输电线电阻为0.4,则用户得到的电功率为 v,用户得到的电功率为 kw。若用初、次级线圈匝数之比为1:10的变压器升压,经同样的输电线输电后,再用初、次级线圈匝数之比为10:1的变压器降压后供给用户,则用户得到的电压为 v,用户得到的电功率为 kw。140,28,219,43.89、某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为9.8104w,电厂输出电压仅350v,为减少输送功率损失,先用一升压变压器将电压升高再输送,在输送途中,输电线路的总电阻为4,允许损失的功率为输送功率的5,求用户所需电压为220v时,升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少?1:8,12:110、有一台内阻为1的发电机,供应学校的照明用电,如图5-5-5所示是输电
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