鲁科版选修32 电能的远距离传输 第1课时 教案.doc

4.3电能的远距离传输教学目标 1知道“便于远距离输送”是电能的优点之一知道输电的过程了解远距离输电的原理。2知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失。3理解各个物理量的概念及相互关系。重点难点 重点：理论分析如何减少输电过程的电能损失、远距离输电的原理难点：远距离输电原理图的理解设计思想 远距离输电的过程中，电能损失到底多少？如何减少这种损失？为什么要采用高压输电的方法？对于这些问题的回答，学生单凭已有的理论知识和生活经验，往往会觉得无从下手。如果在教学过程中辅以具体生动的演示实验，边观察、边提问、边启发，并通过一些具体的案例分析增强学生的感性认识，不但能够降低学生的思维难度，还能调动学生的积极性，培养学生理论联系实际，分析解决问题的能力。教学资源 ppt课件教学设计【课堂引入】人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识。（ppt投影“西电东送”图片）【课堂学习】学习活动1：电能输送中的电压损失和电能损失用户发电站u、pir/2upr/2问题：你能设计从发电站到用户的输电线路吗？（投影学生设计方案，设出物理量，建立模型）问题1：远距离输电过程中，为什么有电能损耗？试求按设计电路输电，损失的电压和功率。例1、发电站输电功率为10kw，采用400v的电压输电，线路总电阻为10，求：（1）输电导线中的电流是多少a？线路损失的电压是多少v？用户得到的电压是多少v？（2）输电线上损失的电功率是多少？用户得到的功率是多少？设发电站输送电压为u、输送功率为p，线路总电阻为r，用户得到的电压为u，得到的功率为p。求线路上损失的电压为u损，损失的功率为p损。（1）p=ui，i=p/u=10000/400=25a； u损=ir=2510=250v；uu-u损400-250=150v（2）p损i2r=25210=6250w；pp-p损10000-6250=3750w问题2：采用哪些措施可以减少输电线上的电能损耗？；措施：减小输电线电阻r（有限）；减小输电电流i由知：提高输送电压u学习活动2：远距离输电系统问题：根据以上讨论，你能进一步完善你的输电系统吗？eu4n4n3n2n1u3u2u1sr用户（投影交流供电系统示意图和模式图）问题1:例2、将发电站发出的400v电压通过升压变压器，采用10kv电压输送10kw的电功率，线路总电阻为10。（1）升压变压器的原、副线圈匝数比是多少？（2）输电导线中的电流是多少？线路损失的电压是多少？（3）若降压变压器的匝数比为45:1，用户得到的电压是多少v？输电线损失的电功率是多少？用户得到的功率有多少？解析：（1）由得（2），,（3）,，,问题2:请比较两种输电方法的输电效率。结论：高压输电提高输电效率【课堂总结】1远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析2远距离高压输电的几个基本关系(1)功率关系：p1p2，p3p4，p2p损p3.(2)电压、电流关系：，u2uu3，i2i3i线(3)输电电流：i线.(4)输电线上损耗的电功率：p损i线uir线()2r线当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.【板书设计】【课堂反馈】1高压输电电压为u，输电线电阻为r，则下列说法正确的是()a若发电机输出功率不变，使输出电压变大，则输电线损失功率变小b输电线上损失的功率为p，故导线电阻越大，损失的功率越小c通过输电线的电流为i，故输电电压越高，电流越大，损失的功率越大d以上说法都不对解析：pi2r2r，p与u2成反比，故a正确；b、c混淆了输送电压u和损失电压u，故b、c错误答案：a2远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是()a输电线上的电压损失跟输电电压成正比b输电线上的功率损失跟输电电压成正比c输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比d输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比解析：此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由p而选b.正确的思路是由i线可知pr线，c对ur线，a错p，d对答案：cd3水电站向小山村输电，输送电功率为50 kw，若以1 100 v送电，则线路损失为10 kw，若以3 300 v送电，则线路损失可降为()a3.3 kwb1.1 kwc30 kw d11 kw解析：由pui，pi2r可得：pr，所以当输送电压增大为原来的3倍时，线路损失变为原来的，即p1.1 kw.答案：b4.某交流发电机输出功率为5105 w，输出电压为u1.0103 v，假如输电线的总电阻r10 ，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用380 v。(1)画出输电线路的示意图(下图)。(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)解：(1)引导学生画出电路。(2)引导学生写出各部分关系式uu1n1n2 i2i1n1n2u2u用n1n2 i3i2n1n2u1u损u2pp损p用户p损iri1500 ap损5%p5%5105 w2.5104 wp损iri250 ai3所以，。5风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如下图所示风车阵中发电机输出功率为100kw，输出电压是250v，用户需要的电压是220v，输电线电阻为10.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比(2)用户得到的电功率是多少答案：(1)1:20240:11(2)96kw解析：(1)输电线损失的功率p损p4%100kw4%4kw.输电线电流i2a20a.升压变电器输出电压u2v5103v.升压变压器原、副线圈匝数比：.电压损失u损i2r线2010v200v.降压变压器原线圈端电压u3u2u损4800v.降压变压器原、副线圈匝数比.(2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为p用pp损p(14%)10096%kw96kw.【课后测评】1远距离输送交流电都采用高压输电，我国正在研究用比330 kv高很多的电压进行输电采用高压输电的优点是()a可节省输电线的铜材料b可根据需要调节交流电的频率c可减少输电线上的能量损失d可加快输电的速度解析：本题考查输电过程由于远距离输电，往往输送电功率一定，根据pui，输送电压u越高，则输送电流i越小，根据p线i2r，当要求在输电线损耗一定的情况下，输电线电阻可略大，导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料)；若输电线确定，即r确定，则可减小线路上的能量损耗，故a、c两项正确而交流电的频率是一定的，不需调节，输电的速度就是电磁波的传播速度，也一定，故b、d两项错误答案：ac2如下图为远距离输电线路的示意图：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是()a升压变压器原线圈中的电流与用户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解析：变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项a、b错误用户的总电阻减小，据p，消耗的功率增大，输电线电流增大，线路损失功率增大，c项正确，升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器输入电压，d项错误答案：c3在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()a升压变压器的输出电压增大b降压变压器的输出电压增大c输电线上损耗的功率增大d输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析：升压变压器的输出电压由电源电压及匝数比决定，输出功率变大时升压变压器的输出电压不变，a项错误由i可知当输出功率增大时输出电流增大由u损ir及p损i2r可知u损及p损均增大故c项正确当u损增大时降压变压器的输出电压减小，b选项错误由p损r可知r.当输出功率增大时输电线损耗比例增大，d项正确答案：cd4某小型水电站的电能输送示意图如下图所示，发电机的输出电压为220 v，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220 v的用电器正常工作，则()a.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：根据理想变压器的电压关系可知，由于输电线上存在电压损失，所以u2u3，则，a正确，b、c错误；在远距离传输过程中，输电线上存在功率损失，故d正确答案：ad5一台发电机最大输出功率为4 000 kw，电压为4 000 v，经变压器t1升压后向远方输电输电线路总电阻r1 k.到目的地经变压器t2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 v，60 w)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器t1和t2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则()at1原、副线圈电流分别为103 a和20 abt2原、副线圈电压分别为1.8105 v和220 vct1和t2的变压比分别为150和401d有6104盏灯泡(220 v、60 w)正常发光解析：t1原线圈的电流为i1 a1103 a，输电线上损失的功率为p损i22r10%p1，所以i2 a20 a，选项a对；t1的变压比为；t1上副线圈的电压为u250u12105 v，t2上原线圈的电压为u3u2i2r2105 v20103 v1.8105 v，选项b对；t2上原、副线圈的变压比为，选项c错；能正常发光的灯泡的盏数为：n6104(盏)，选项d对答案：abd6有一理想变压器原、副线圈的匝数比为1001，原线圈上所加电压为23 kv，副线圈通过总电阻为2 的供电导线向用户供电，用户用电器得到的电压是220 v，求供电导线上损耗的功率解析：设原线圈上所加电压为u1，匝数为n1，副线圈上两端电压为u2，匝数为n2，有副线圈两端通过导线向用户供电，设用户电压为u3，导线上的电压为u4，有u2u3u4导线上损失功率为p由式得p2/r w50 w.答案：50 w7某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kw，输出电压为500 v，输电线的总电阻为10 ，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：(1)村民和村办小企业需要220 v电压时，求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少；(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少解析(1)建立如图所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流i线，再根据输出功率求出u2，然后再求出u3.由线路损耗的功率p损ir线和p损4%p出可得i线 a6 a又因为p输出u2i线，所以u2 v