5.5 电能的输送导学案.doc

高2013级物理导学案选修3-2 第五章 交变电流 编者：宋晓 班级：学号：姓名：5.5 电能的输送【学习目标】1、 了解输送电能的基本要求，了解交变电流从变电站到用户的输电过程。2、 知道远距离输电时输电线上的电压损失和功率损失与哪些因素有关及减小损失的方法。3、 理解应用高压输电的道理，知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行定量计算。【重点、难点】重点：设计电能输送的示意图，并理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。难点：输电过程中要保证输送功率不变，理解输电过程的电压损耗和能量损耗的关系。【知识复习】1、电阻定律 2、电功率 3、变压器原、副线圈关系 【学习过程】在实际生活中，为了合理地利用天然资源，水电站要建筑在河流上，火电站有时要建筑在煤矿附近。但是用电的地方却分布很广，有的地方离发电站很远。因此就需要把电能输送到远方。电能便于输送，用输电导线把电源和用电设备连起来，就可以输送电能了。输送电能的基本要求是 远距离输电面临的问题电流流过输电导线时，由于电流的热效应，必然有一部分电能转化成热而损失掉。一、 降低输电损耗的两个途径假定输电线路上的电流为I，用户端的电压为U，两条导线的总电阻为r，在下图中，导线的电阻集中画为一个电阻r.1：讨论产生损耗的原因，影响因素有： 2：如何解决导线中电能的损耗？方案一： 方案二： 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。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，由功率损失公式 得损失功率减小到原来的 问题1：在输送电流一定的情况下，输电线的总电阻减为原来的一半，损失的功率减为原来的几分之几？问题2：在输电线的总电阻一定的情况下，输电线的电流减为原来的一半，损失的功率减为原来的几分之几？通过问题1、问题2的计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？思考1：怎样才能保证电功率不变的情况下，使输电的电流减小呢？ 思考2：实际输电过程中，输电电压是不是越高越好呢？ 思考3：怎样才能实现升高电压呢？升压后的电能输送到用户后，能直接用吗？还需要怎么办？ 例1：远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，正确的是（ ）A输电线上的电流变为原来的n倍B输电线上的电流变为原来的1/nC输电线上的电压损失变为原来的1/nD输电线上的电功率损失变为原来的1/n2【思考与讨论】：如何进行高压输电？阅读教材并研究远距离输电原理图，并分析各个量之间的关系。（1）电压电流关系: ，；，。（2）功率关系：； ； 。（3）输电线上损失的电压U= 线路上损失的功率P= （4）由电路关系可得：- = ；- = 例2：发电机输出功率40KW，输出电压400V，用变压比（原、副线圈匝数比）为15的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5，到达用户后再用变压器降为220V。求：（1）输电线上损失的电功率是多少？（2）降压变压器的变压比是多少？四、电网供电（请同学们自行阅读课本P46相关资料）【应用提升】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：（ ）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、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（ ）A. 1：900 B. 900：1 C. 1：30 D. 30：1 3、输电线的电阻共计r，输送的电功率为p，输电电压为U，则用户得到的电功率是：（ ）A. P B.P(P/U)2r C.I2R D. (P/U)r 4、发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线电阻为0.2 ，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为110的升压变压器将电压升高，经同样输电线路，后经过101的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？5、如图，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电力，求