人教版A版选修32 电能的输送 学案.docx

5.5电能的输送学习目标1.了解输电导线电能损失的主要原因,知道减少电能损失的两条途径。2.理解采用高压输电的原因,会求解输电导线上的功率损失等问题。3.认识高压输电的局限性。4.树立安全用电、节约用电的社会意识。知识梳理1.输电线路上的电压损失输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端的电压u3比起始端电压u2要低,这就是输电线路上的电压损失u=u2-u3。2.输电线上的功率损失任何输电线都有电阻,存在功率损失。(1)设输电电流为i,输电线的电阻为r,则输电线上的功率损失p=i2r。(2)设输送的电功率为p,输电电压为u,输电线的总长度为l、横截面积为s、电阻率为,则输电电流为i=pu,输电线电阻r=。输电线上的功率损失可表示为p=。3.减少输电线上功率损失的办法从大的方面来说,减少输电线上功率损失的办法有两个:(1)减小输电线的电阻r。(2)减小输电电流i(或提高输电的电压)。思维探究与创新主题1:降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻是减少输电导线上的电功率损失的一个方面。你认为有哪些减小输电线的电阻的办法?并分析其可行性。(2)减小输电线的电流是减少输电导线上的电功率损失的一个方面。你认为如何才能减小输电线的电流?并讨论其可行性。主题2:做一做,说一说如图所示的演示实验,a、c与b、d之间是很长的电阻丝。若把一个小灯泡接在非常靠近电源的a、b两端,灯非常亮。问题:(1)若把这个小灯泡接到离电源很远的c、d两端,灯光却很暗淡,这是为什么呢?(2)如果接入的电阻丝阻值一定,接一只灯时的亮度和同时并联几只灯的亮度是否相同?解释其现象。主题3:从发电厂到用户的输电线路(1)我们日常生活都离不开电,可发电厂一般都建在火力资源或水力资源丰富的地区,离用电单位较远。那么,从发电厂到用户,完整的输电线路是什么样的?请你画一个体现输电原理的电路图,将我们要考虑的物理量尽量标在上面。(2)通过本节的预习,回答以下问题。“提高电压,降低电流”与欧姆定律矛盾吗?为什么说输电电压并不是越高越好?电网供电的主要好处是什么?基础智能检测1.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下()。a.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率b.提高输电电压能减小电流,提高输电效率c.提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗d.提高输电电压势必增大输电导线上的电流2.一发电厂发电机的输出电压为u1,发电厂至学校的输电线的电阻为r。现将发电机输出的电压直接输送给学校,通过导线的电流为i,学校的输入电压为u2。下列四个计算输电线的功率损耗的式子中,不正确的是()。a.u12rb.(u1-u2)2rc.i2rd.i(u1-u2)3.输电导线的电阻为r,输送电功率为p,现分别用u1和u2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为()。a.u1u2b.u12u22c.u22u12d.u2u14.图示为某远距离输电线路的示意图,若发电机的输出电压不变,则下列叙述正确的是()。a.升压变压器原线圈中的电流与用户的用电设备消耗的功率无关b.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定c.当用户用电器的总电阻减少时,输电线上损失的功率会增大d.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压全新视角拓展拓展一、关于输电线功率损耗的计算1.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()。a.p=u2slb.p=p2lu2sc.p用=p-u2sld.p用=p(1-plu2s)拓展二、远距离输电的综合分析2.一台发电机输出的电功率为100 kw,输出电压为250 v,现欲向远处输电。若输电线的总电阻为8 ,要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送功率的5%,并向用户输送220 v电压。(1)试画出这次输电线路的示意图。(2)当输电线上损失的功率为输送功率的5%时,输电所需升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数之比分别为多少?(3)当输电线上损失的功率为输送功率的5%时,用户得到的电功率是多少?参考答案课时5.5电能的输送知识体系梳理u2-u3i2rlsp2u2ls减小输电线的电阻r减小输电电流i(或提高输电的电压)重点难点探究主题1:(1)根据电阻定律r=ls可知,减小输电线的电阻的办法有如下几种。减小输电线长度l。由于输电距离往往是一定的,所以在实际应用中不大可能用减小l来减小r,但设计电站位置时可以考虑。减小电阻率。电阻率最小的金属是银,但价格昂贵。目前一般用电阻率较小的铜或铝做导线材料。增大导线的横截面积s。这样做会多耗费金属材料,增加成本,同时给输电线的架设带来很大困难,增加很大的成本。所以减小输电线的电阻从而降低输电损失的效果是非常有限的。另外,如果能实现超导输电,那就能直接将这部分输电损失几乎降低到零,但目前尚不具备实现超导输电的条件。(2)根据功率的公式p=ui可得i=pu,减小输电线的电流的办法有如下几种。减小输送功率p。由于发电站的装机容量一定,因此发电站向外输送的电功率基本上是一定的,即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失。提高输电电压u。在输送功率一定、输电线电阻r一定的条件下,输电电压提高,输电线的电流就降低,输电线上的功率损失也就降低,而且输电电压提高到原来的n倍,输电线上的功率损失就变为原来的1n2,所以通过提高输电电压来减小输电线上的功率损失的方法非常有效。主题2:(1)小灯泡接到离电源很远的c、d两端时,线路中的电阻大,电流小(或小灯泡两端得到的电压小),灯光就比较暗淡。(2)如果接入的电阻丝阻值一定,并联的灯越多(其实就是用电器越多),每只灯的灯光就越暗淡。因为并联的灯越多,电路中的总电阻越小,干路中的电流越大,电阻丝上损失的电压(其实就是输电线路上损失的电压)就越大,小灯泡上得到的电压就越小,所以灯光就越暗淡。主题3:(1)输电过程一般要从发电站开始,经过升压变压器、高压变电所、低压变电所后,才能提供给工厂和一般用户,输电过程示意图如图所示,主要有:发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器。(2)不矛盾。欧姆定律是对纯电阻耗能元件成立的定律,而“提高电压,降低电流”是从输送角度,由p=iu,且在p一定的条件下得出的结论,两者没有联系。高压输电既能减少功率损失,也能减少电压损失,但在实际输送电能时,还需综合考虑各种因素(如安全性、经济性等),依照不同的情况选择合适的输电电压。电网供电的好处:可以设计建设大容量的发电机组,降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效益;可以减小断电的风险,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的质量;可以根据火电、水电、核电的特点,合理地调度电力,使电力供应更加可靠,质量更高。(说出一两点就可)基础智能检测1.b2.a3.c4.c全新视角拓展1.bd【解析】输电线电阻r=ls,输电电流i=pu,故输电线上损失的功率为p=i2r=(pu)2ls=p2lu2s,用户得到的电功率为p用=p-p=p(1-plu2s)。2.(1)如图所示(2)11619011(3)95 kw【解析】(1)由于是大功率、远距离输电。为了减少输电线路损失的电能,所以要采用高压输电。电能送到用户以前,再用降压变压器向用户输送220 v电压。画出其输电线路的示意图如图所示。(2)由于p1=p2故pr=5%p1=5%100 kw=5103 w故通过输电线的电流为:i2=prr=51038 a=25 a变压器b2的输入功率为:p2=p2-pr=(100103-5103) w=9.5104 wi3=p2u3=9.51042