第五节《电能的输送》导学案

高二物理高二物理 电能的输送电能的输送 学案学案 学习目标学习目标 1 了解电能输送的过程 了解电能输送的过程 2 知道高压输电的原理 知道高压输电的原理 3 3 输电线上电压损失与功率损失的理解与应用 输电线上电压损失与功率损失的理解与应用 4 4 充分理解充分理解 中的中的物理物理量的对应关系量的对应关系 重点难点 重点难点 重点 重点 高压输电的原理分析 各量之间的关系 高压输电的原理分析 各量之间的关系 难点 送电 用电 耗电之间的关系及有关计算难点 送电 用电 耗电之间的关系及有关计算 教学过程教学过程 一 新课准备 一 新课准备 1 复习旧知识 写出复习旧知识 写出变压器的电压关系 电流关系及功率关系 变压器的电压关系 电流关系及功率关系 二 新课探究二 新课探究 阅读课本阅读课本 解决下列问题解决下列问题 1 1 输送电能的基本要求是什么 输送电能的基本要求是什么 2 2 远距离大功率输电面临的困难是在输电线上有电能的损失 远距离大功率输电面临的困难是在输电线上有电能的损失 那么输电线上电能损失的原因是那么输电线上电能损失的原因是 设输电电压为设输电电压为 U U 输电线的电阻为输电线的电阻为R R 则 则 输电电流为输电电流为 输电线上的电压和功率损失为输电线上的电压和功率损失为 U U P P 用户得到的电压和功率用户得到的电压和功率 U U 用用 P P 用用 I U P 用电设用电设 备备 发电厂发电厂 U P U 3 3 根据理论分析 有哪些办法可以减少输电线上功率或电压的损失 其中根据理论分析 有哪些办法可以减少输电线上功率或电压的损失 其中 哪种方法是最有效的 哪种方法是最有效的 根据功率损失的表达式根据功率损失的表达式 可知 要减少输电线上的功率损失 有可知 要减少输电线上的功率损失 有 两种途径 一是 两种途径 一是 二是二是 1 1 如何减小输电线的电阻 如何减小输电线的电阻 2 2 如何减小输电线中的电流 如何减小输电线中的电流 以上两个途径中 哪一个对于降低输电线路的损耗更有效 以上两个途径中 哪一个对于降低输电线路的损耗更有效 实例探究 实例探究 例题例题 1 1 远距离输送一定功率的交变电流 若输电电压提高到原来的 远距离输送一定功率的交变电流 若输电电压提高到原来的n n倍 则下倍 则下 列说法中正确的是列说法中正确的是 A A 输电线上的电流变为原来的 输电线上的电流变为原来的n n倍倍 B B 输电线上的电压损失变为原来的 输电线上的电压损失变为原来的 1 1 n n2 2 C C 输电线上的电功率损失变为原来的 输电线上的电功率损失变为原来的 1 1 n n D D 若输电线上的电功率损失不变 输电线路长度可变为原来的 若输电线上的电功率损失不变 输电线路长度可变为原来的n n2 2倍倍 4 4 思考 大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求 怎么办 而到达目 思考 大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求 怎么办 而到达目 的地的电压也不符合用户的要求 怎么办 的地的电压也不符合用户的要求 怎么办 设计画出远距设计画出远距 离高压输电的原离高压输电的原 理图 理图 写出对应的功率 电压 电流关系式 写出对应的功率 电压 电流关系式 1 1 电压关系 电压关系 U1 U2 U1 U2 U3 U4 U3 U4 2 2 电流关系 电流关系 I1 I2 I1 I2 I3 I4 I3 I4 3 3 功率关系 功率关系 P1 P1 P3 P3 4 4 输电电流 输电电流 I2 I2 5 5 损耗功率 损耗功率 P P 损损 实例探究实例探究 例例 2 2 某小型水电站发电机输出的电功率为 某小型水电站发电机输出的电功率为 100100 kWkW 输出电压 输出电压 250250 V V 现准备向 现准备向 远处输电 所用输电线的总电阻为远处输电 所用输电线的总电阻为 10 10 要求输电时在输电线上损失的电功率不 要求输电时在输电线上损失的电功率不 超过输送电功率的超过输送电功率的 5 5 用户获得 用户获得 220220 V V 电压电压 求 求 1 1 画出输电线路的示意图 标明各部分的符号 画出输电线路的示意图 标明各部分的符号 2 2 所用升压和降压变压器的原 副线圈的匝数比是多少 所用升压和降压变压器的原 副线圈的匝数比是多少 理想变压器 理想变压器 简述电能输送的原理和计算步骤 简述电能输送的原理和计算步骤 巩固练习 巩固练习 1 1 输电线的电阻共计输电线的电阻共计r r 输送的电功率是 输送的电功率是P P 用电压 用电压U U送电 则用户能得到的电送电 则用户能得到的电 功率是功率是 A A B B C C D D P 2 P Pr U 2 U P r 2 P r U 2 2 关于减小远距离输电线上的功率损耗 下列说法正确的是 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 由功率由功率 应降低输电电压 增大导线电阻 应降低输电电压 增大导线电阻 B 由由 P IU 应低电压小电流输电 应低电压小电流输电 C 由由 P I2R 应减小导线电阻或减小输电电流 应减小导线电阻或减小输电电流 D 上述说法都不对 上述说法都不对 3 3 发电厂发电机的输出电压为 发电厂发电机的输出电压为U U1 1 发电厂至学校的输电线电阻为 发电厂至学校的输电线电阻为R R 通过导线的 通过导线的 电流为电流为I I 学校输入电压为 学校输入电压为U U2 2 下列 下列 4 4 个计算输电线损耗的式子中 不正确的是个计算输电线损耗的式子中 不正确的是 A A B B C C D D 2 1 U R 2 12 UU R 2 I R 12 I UU 4 4 远距离输电中 若发电机的输出电压不变 则下列叙述中正确的是 远距离输电中 若发电机的输出电压不变 则下列叙述中正确的是 A A 升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备消耗的功率无关 升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备消耗的功率无关 B 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 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 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 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 D 升压变压器的输出电压等于降压器输入电压 升压变压器的输出电压等于降压器输入电压 5 5 某发电厂原来用 某发电厂原来用 11kV11kV 的交流电压输电 后来改用升压变压器将电压升高到的交流电压输电 后来改用升压变压器将电压升高到 220kV220kV 输电 输送的电功率都是输电 输送的电功率都是P P 若输电线路的电阻为 若输电线路的电阻为R R 则下列说法中正确 则下列说法中正确 的是 的是 A A 据公式 据公式 提高电压后输电线上的电流降为原来的 提高电压后输电线上的电流降为原来的 1 201 20UPI B B 据公式 据公式 提高电压后输电线上的电流增为原来的 提高电压后输电线上的电流增为原来的 2020 倍倍RUI C C 据公式 据公式 提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的 提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的 1 4001 400 RIP 2 D D 据公式 据公式 提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的 提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的 400400 倍倍 RUP 2 6 6 变压器接入某输电电路中 现以相同的输入电压变压器接入某输电电路中 现以相同的输入电压 U U 不同的输出电压输送相同 不同的输出电压输送相同 的电功率的电功率 P P 输电线电阻为 输电线电阻为 R R 当副线圈与原线圈匝数比为 当副线圈与原线圈匝数比为 K K 时 输电线线路时 输电线线路 上损耗的功率为上损耗的功率为 当匝数比为 当匝数比为 nKnK 时 线路上损耗的功率为原来时 线路上损耗的功率为原来 的的 倍倍 7 7 发电机输出功率发电机输出功率 40Kw 输出电压 输出电压 400V 用变压比 原 副线圈匝数比 为 用变压比 原 副线圈匝数比 为 1 5 的变压器升压后向远处供电 输电线的总电阻为的变压器升压后向远处供电 输电线的总电阻为 5 到达用户后再用变压 到达用户后再用变压 器降为器降为 220V 求 求 1 输电线上损失的电功率是多少 输电线上损失的电功率是多少 2 降压变压器的变压比是多少 降压变压器的变压比是多少 高二物理高二物理 电能的输送电能的输送 答案答案 例例 1 CD 例例 2 解解 1 1 示意图如下 示意图如下 2 2 由由 P P1 1 I I1 1U U1 1 得得 I I1 1 400A 400A 由由 P P损 损 I I2 22 2R R 得得 I I2 2 20A 20A 所以所以 n n1 1 n n2 2 I I2 2 I I1 1 1 20 1 20 又因为又因为 U U1 1 U U2 2 n n1 1 n n2 2 所以所以 U2 5000VU2 5000V U U3 3 U U2 2 I I2 2R 5000 20X10R 5000 20X10 V 4800VV 4800V 所以所以 n n3 3 n n4 4 U U3 3 U U4 4 240 11 240 11 巩固练习 巩固练习 1 B1 B 2 C2 C 3 A3 A 根据根据 P P损 损 I I2 2R R P P损 损 I U I U I I U U1 1 U U2 2 P P损 损 U U2 2 R R U U1 1 U U2 2 2 2 R R 4 C4 C 5 A5 A 6 6 R R 1 1 n n2 2 7 7 解 解 因为因为 U U1 1 U U2 2 n n1 1 n n2 2 所以