电能的输送导学案

1、课时5.5电能的输送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。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

2、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)。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

3、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?1.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下()。A.只

4、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

5、.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

6、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

7、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

8、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

9、,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

10、。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=9.510422