鲁科版选修32 4.3 电能的远距离传输 学案.docx

4.3电能的远距离传输 作业1.了解从变电站到用户的输电过程,知道远距离输电时应用高电压的道理。2.理解降低输电损耗的两个途径及其各自的优缺点。3.掌握远距离输电的典型电路,并能利用电路知识,变压器规律等解决有关问题。4.通过输电过程的分析,培养发现问题、解决问题的能力。1.为什么要采用高压输电(1)电功率损失电流流过输电导线时,电阻的会引起电功率损失,损失的热功率p=i2r。根据这个公式可知,远距离输电时,减少输电线上功率损耗的途径有两个a.;b.。(2)电压损失由于导线上有电阻,输电线上电压损失u=ir,对于交流输电线路,和也会造成电压损失。减少电压损失的主要方法是减小输电线上的电流。(3)高压输电由p=ui知,在输送功率p一定时,必须提高,才能减小电流。也就是说远距离输电必须采用输电。2.高压交流输电(1)在发电厂(站)内,要用升压变压器升压,然后向远处送电,到达目的地后,根据不同的需要,再用降压变压器降压,经过23次降压,然后输送给用户。高压输电的基本环节,包括发电厂(站)、远距离输电线路、用户。(2)高压交流输电存在的困难感抗和容抗造成的、电容器对交流电路的旁路作用,并且要求并联输电线路中的交变电流相同,交变电流的相同。3.高压直流输电直流输电的优点节约线材;不存在和引起的损耗;不需要考虑电网中各台交流发电机的同步运行问题。主题1减小输电导线上的电阻阅读教材中的“电功率损失”内容可知,降低输电损失有两个途径,其中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。主题2减小输电导线上的电流阅读教材中的“电功率损失”,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3输电线路上的电压损失(1)如图所示的演示实验,a、c与b、d之间是很长的电阻丝。若把一个电珠接在非常靠近电的a、b两端,灯相当亮;若把这个小电珠接到离电很远的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4电能输送的综合问题问题通过本节的预习,回答以下问题。(1)“提高电压,降低电流”与欧姆定律矛盾吗?(2)为什么说输电电压不是越高越好?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能量损耗d.提高输电电压势必增大输电导线上的电流2.在电能输送过程中,若输送的电功率一定,则在输电线上损耗的功率()。a.和输送电压的平方成正比b.和输电线上电压降的平方成正比c.和输电线上电流强度的平方成正比d.和输送电压的平方成反比3.关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是()。a.由功率p=u2r可知,应降低输电电压,增大导线的电阻b.由p=ui可知,应降低电压,减小输电电流c.由p=i2r可知,应减小导线的电阻或减小输电电流d.上述说法均不对4.某电站输送电压u=6000 v,输送功率p=500 kw,这时输电线上损失的功率是200 kw。(1)求输电线的电阻。(2)若要使输电损失的功率降到输送功率的10%,电站应使用多高的电压输电?拓展一线路电能损耗的计算1.某水电站,用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户,其输出电功率是3106 kw。现用500 kv电压输电,则下列说法正确的是()。a. 输电线上输送的电流大小为2.0105 ab.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kvc. 若改用5 kv电压输电,则输电线上损失的功率为9108 kwd. 输电线上损失的功率为p=u2r,u为输电电压,r为输电线的电阻拓展二远距离输电线路分析2.某水电站的输出功率为100 kw,发电机的电压为250 v,通过升压变压器升压后向远处输电,输电线总电阻为8 ,在用户端用降压变压器降为220 v。要求在输电线上损失的功率控制为5 kw。为此,请你计算(1)降压变压器输出的电流是多少?输电线上通过的电流是多少?(2)输电线上损失的电压是多少?升压变压器输出的电压是多少?(3)两个变压器的匝数比各为多少?参考答案知识体系梳理热效应减少输电导线的电阻减小输电电流感抗容抗电压高压升压变压器降压变压器功率损失较大相位频率感抗容抗重点难点探究主题1根据电阻定律r=ls可知,减小输电线的电阻的办法如下减小输电导线的长度l由于输电距离往往是一定,所以在实际中不大可能用减小l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很大困难,增加很大的成本。所以减小输电线的电阻达到降低输电损失的效果是非常有限的。主题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如下减小输送功率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的n倍,输电线上的功率损失变为原的1n2倍,所以通过提高输电电压减小输电线上的功率损失的方法非常有效。主题3(1)小电珠接到离电很远的c、d两端时,线路中的电阻大,电流小(或小电珠两端得到的电压小),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,电路中的总电阻就越小,干路中的电流就越大,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,小电灯上得到的电压就越小,所以灯光就越暗淡。主题4(1)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。(2)高压输电既能减少功率损失,也能减小电压损失,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。基础智能检测1.b2.bcd3.c4.(1) 28.8 (2)1.2104 v全新视角拓展1.b【解析】当用500 kv电压送电时,输电线上输送的电流为i=pu=3106103500103 a=6000 a,选项a错误。输电线上损失的电压为u=ir=60002.5 v=15 kv,选项b正确。若改用5 kv电压输电,虽用公式计算p=i2r=(pu)2r=(31061035000)22.5 w=9108 kw,但从实际考虑,损失的功率不可能大于总功率,故选项c是错误的。d中注意公式中的u应为输电线上损失的电压,d选项错误。2.(1)4.32102 a25 a(2)200 v4103 v(3)11619011【解析】输电线路的原理图如图所示。(1)设降压变压器输出电流i4,输电线上的电流为i2用户得到的功率为p用=p-p=100 kw-5 kw=95 kwi4也就是用户得到的电流,i4=p用u用=95103220 a4.32102 a因为p=i22r线,所以i2=pr线=51038 a=25 a。(2)输电线上损失的电压u,u=i2r线=258 v=200 v因为升压变压器为