高中物理 第3章 电能的输送与变压器 学案1 高压输电原理同步备课课件 沪科版选修

第3章电能的输送与变压器 1高压输电原理 目标定位1 掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径 2 理解高压输电的原理 3 会对简单的远距离输电线路进行定量计算 内容索引 知识探究 达标检测 知识探究 1 一 远距离输电为什么要用高电压 如图1所示 假定输电线路中的电流为I 两条导线的总电阻为R 在图中导线电阻集中画为r 输送功率为P 发电厂输出的电压为U 那么 1 远距离大功率输电面临的困难是什么 在输电线上有功率损失 答案 图1 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 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 功率损失表达式 P I2R 所以降低输电损耗的两个途径为 减小输电线的电阻R 减小输电电流I 答案 3 为什么远距离输电必须用高压呢 因为发电厂的输出功率P是一定的 由P UI得 要减小输电电流I 必须提高输出电压U 答案 输电线上的电压损失和功率损失 设输电线的电阻为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 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 P I2R 2 若输电线上损失的电压为 U 则功率损失还可以表示为 P P U I 3 减小电压 功率损失的方法 1 减小输电线的电阻R由R 可知 距离L一定时 使用电阻率的材料 导体横截面积可以减小电阻 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 小 升高 增大 为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗 用电高峰期到用户家中的输电线电流I较大 输电线上损失的电压 U Ir较大 用户得到的电压U U较低 达不到额定功率 因此白炽灯灯光较暗 答案 例1 多选 如图2所示为远距离高压输电的示意图 关于远距离输电 下列表述正确的是A 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B 高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C 在输送电压一定时 输送的电功率越大 输电过程中的电能损失越小D 高压输电必须综合考虑各种因素 不一定是电压越高越好 图2 答案 解析 由P损 I2R和R 知S越大 R越小 P损越小 所以A正确 由P UI及P损 I2R知B正确 C错误 电压越高 对输电线路绝缘性能和对变压器的要求越高 实际输送电能时 要综合考虑各种因素 所以D正确 例2发电厂发电机直接向学校供电 发电机输出电压为U1 发电厂至学校的输电导线总电阻为R 导线的电流为I 学校得到的电压为U2 则下列关于输电线损失的功率的式子中错误的是 答案 解析 用P 求电阻上损失的功率时 U要与电阻R相对应 选项A中的U1是输出电压不是输电线上的电压 故A是错误的 B中的U1 U2是输电线上的电压 因此 B是正确的 C D中的电流I是输电线中的电流 故C D都是正确的 例3三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 解析 2500A 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 答案 解析 1 25 108W25 输电线上损失的功率 P I2 2r 25002 2 10W 1 25 108W 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 答案 解析 1000A2 107W4 输电线上损失的功率 P I 2 2r 10002 2 10W 2 107W 针对训练 多选 在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气 高压输电线因结冰而造成严重损毁 如图3所示 为消除高压输电线上的冰凌 有人设计了这样的融冰思路 利用电流的热效应除冰 在正常供电时 高压线上送电电压为U 电流为I 热耗功率为 P 若输电功率和输电线电阻不变 除冰时 需要输电线上热耗功率为9 P 则除冰时A 输电电流为3IB 输电电流为9IC 输电电压为3UD 输电电压为U 图3 答案 解析 高压线上的热耗功率为 P I2R线 若热耗功率变为9 P 则9 P I 2R线 由 得I 3I A对 又输送功率不变 P UI U I 得U U 所以D对 二 交流输配电网发电机发出的交变电流先送到变电站 将电压到220kV以上 由高压输电线向远处输送 在用电区 先由第一级变电站将电压 到110kV 再输送到第二级变电站 将电压到10kV 送到用电区 对普通生活用电 则还要用变压器进一步将电压到220V 升压 升高 降 降 降 达标检测 2 1 降低输电损耗的途径 中央电视台 焦点访谈 多次报道某些边远落后农村电价过高 农民负担过重 其客观原因是电网陈旧老化 近来 农村进行电网改造 为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有A 提高输送功率B 增大输送电流C 提高输电电压D 减小输电导线的横截面积 1 2 3 4 电费高低与线路损耗有关 损耗越大 电费越高 减少损耗的途径 1 减小输电导线中的电流 即可提高输电电压 2 减小输电线的电阻 即增大输电导线的横截面积 故C正确 答案 解析 2 输电线上电压损失问题 照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的 可是我们在晚上七 八点钟用电高峰时开灯 电灯比深夜时要显得暗些 这是因为用电高峰时A 总电阻比深夜时大 供电线路上的电流小 每盏灯两端的电压较低B 总电阻比深夜时大 供电线路上的电流小 通过每盏灯的电流较小C 总电阻比深夜时小 供电线路上的电流大 输电线上损失的电压较大D 供电线路上电流恒定 但开的灯比深夜时多 通过每盏灯的电流小 1 2 3 4 答案 解析 照明供电线路的用电器是并联的 晚上七 八点钟用电高峰时 用电器越多 总电阻越小 供电线路上的电流越大 输电线上损失的电压较大 用户得到的电压较小 所以电灯比深夜时要显得暗 故选C 1 2 3 4 3 输电线上功率损失的计算 远距离输电 原来用电压U0输送 输电线上损失的功率为P0 现要使输电线路上损失的功率减少到原来的1 在保持输送功率不变的情况下 输电电压变为 U0 答案 解析 1 2 3 4 10 4 输电线上功率损失的计算 一座小型发电站 用总电阻是0 5 的输电线把电输送给用户 发电站输送的电功率是20kW 假如用250V的电压输