－鲁科版选修32 4.3 电能的远距离传输 学案.doc

4.3 电能的远距离传输 学案学习目标1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题学习内容：一、电能输送中的电压损失和电能损耗 要点提炼输电线上的电压损失和功率损耗(设输电线上电阻为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损uuir.2功率损耗(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损耗，损耗的功率p损i2r.(2)若输电线上损失的电压为u损，则功率损耗还可以表示为p损，p损u损i.3减小电压损失和功率损耗的方法(1)减小输电线的电阻由r可知，距离l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二、远距离输电电路中的各种关系 要点提炼远距离输电问题的分析1远距离输电基本原理在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区通过降压变压器降到所需的电压2解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图2，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置3分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的负载，而相应的副线圈是下一个回路的电4综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒：pu1i1u2i2p用户p损p损irp用户u3i3u4i4.(2)电路知识：u2u损u3u损i2r.(3)变压器知识：.其中p损ir，u损i2r往往是解题的切入点一、输电线上功率损耗的计算例1超导材料电阻降为零的温度称为临界温度.1987年我国科学家制成了临界温度为90k的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4，它提供给用电器的电功率为40kw，电压为800v如果用临界温度以下的超导电缆替代原的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()a1kwb1.6103kwc1.6kwd10kw解析输电线中电流i，输电线上损失功率pi2r线1kw.答案a例2三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？它占输出功率的比例是多少？(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？它占输出功率的比例是多少？解析(1)由pui，得i2500a(2)输电线上损失的功率p损i22r25002210w1.25108w损失功率与输出功率之比为(3)将电压升高至50万伏时，i1000a输电线上损失的功率p损i22r10002210w2107w损失功率与输出功率之比为答案(1)2500a(2)1.25108w(3)1000a2107w二、远距离输电问题例3某小型水电站的电能输送示意图如图3所示，发电机的输出电压为200v，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220v的用电器正常工作，则()图3a.b.c升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压d升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项d正确.，因为u1200vu3u2u线，故，选项a正确答案ad例4发电机的输出电压为220v，输出功率为44kw，输电导线的电阻为0.2，如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接将电输送到用户，求用户得到的电压和功率解析(1)示意图如图所示(2)升压变压器的输出电压u2u1220v2200v根据升压变压器输出功率等于输入功率知，升压变压器输出电流为i2a20a输电线路上的电压损失和功率损耗分别为uri2r200.2v4vprir2020.2w80w降压变压器上的输入电流和输入电压分别为i3i220au3u2ur2200v4v2196v降压变压器上的输出电压和输出电流分别为u4u32196v219.6vi4i31020a200a用户得到的功率为p4i4u4200219.6w4.392104w(3)若不采用高压输电，用220v低压直接供电时