人教版A版選修32 電能的輸送 學(xué)案.docx

5.5電能的輸送學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解輸電導(dǎo)線電能損失的主要原因,知道減少電能損失的兩條途徑。2.理解采用高壓輸電的原因,會(huì)求解輸電導(dǎo)線上的功率損失等問題。3.認(rèn)識(shí)高壓輸電的局限性。4.樹立安全用電、節(jié)約用電的社會(huì)意識(shí)。知識(shí)梳理1.輸電線路上的電壓損失輸電導(dǎo)線有電阻,電流通過輸電導(dǎo)線時(shí),會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落,致使輸電線路末端的電壓u3比起始端電壓u2要低,這就是輸電線路上的電壓損失u=u2-u3。2.輸電線上的功率損失任何輸電線都有電阻,存在功率損失。(1)設(shè)輸電電流為i,輸電線的電阻為r,則輸電線上的功率損失p=i2r。(2)設(shè)輸送的電功率為p,輸電電壓為u,輸電線的總長度為l、橫截面積為s、電阻率為,則輸電電流為i=pu,輸電線電阻r=。輸電線上的功率損失可表示為p=。3.減少輸電線上功率損失的辦法從大的方面來說,減少輸電線上功率損失的辦法有兩個(gè):(1)減小輸電線的電阻r。(2)減小輸電電流i(或提高輸電的電壓)。思維探究與創(chuàng)新主題1:降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)減小輸電線的電阻是減少輸電導(dǎo)線上的電功率損失的一個(gè)方面。你認(rèn)為有哪些減小輸電線的電阻的辦法?并分析其可行性。(2)減小輸電線的電流是減少輸電導(dǎo)線上的電功率損失的一個(gè)方面。你認(rèn)為如何才能減小輸電線的電流?并討論其可行性。主題2:做一做,說一說如圖所示的演示實(shí)驗(yàn),a、c與b、d之間是很長的電阻絲。若把一個(gè)小燈泡接在非?？拷娫吹腶、b兩端,燈非常亮。問題:(1)若把這個(gè)小燈泡接到離電源很遠(yuǎn)的c、d兩端,燈光卻很暗淡,這是為什么呢?(2)如果接入的電阻絲阻值一定,接一只燈時(shí)的亮度和同時(shí)并聯(lián)幾只燈的亮度是否相同?解釋其現(xiàn)象。主題3:從發(fā)電廠到用戶的輸電線路(1)我們?nèi)粘Ｉ疃茧x不開電,可發(fā)電廠一般都建在火力資源或水力資源豐富的地區(qū),離用電單位較遠(yuǎn)。那么,從發(fā)電廠到用戶,完整的輸電線路是什么樣的?請(qǐng)你畫一個(gè)體現(xiàn)輸電原理的電路圖,將我們要考慮的物理量盡量標(biāo)在上面。(2)通過本節(jié)的預(yù)習(xí),回答以下問題?！疤岣唠妷?降低電流”與歐姆定律矛盾嗎?為什么說輸電電壓并不是越高越好?電網(wǎng)供電的主要好處是什么?基礎(chǔ)智能檢測1.遠(yuǎn)距離輸電時(shí),在輸送電功率不變的條件下()。a.只有增大導(dǎo)線的電阻,才能減小電流,提高輸電效率b.提高輸電電壓能減小電流,提高輸電效率c.提高輸電電壓勢(shì)必增大輸電導(dǎo)線上的能量損耗d.提高輸電電壓勢(shì)必增大輸電導(dǎo)線上的電流2.一發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為u1,發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線的電阻為r?，F(xiàn)將發(fā)電機(jī)輸出的電壓直接輸送給學(xué)校,通過導(dǎo)線的電流為i,學(xué)校的輸入電壓為u2。下列四個(gè)計(jì)算輸電線的功率損耗的式子中,不正確的是()。a.u12rb.(u1-u2)2rc.i2rd.i(u1-u2)3.輸電導(dǎo)線的電阻為r,輸送電功率為p,現(xiàn)分別用u1和u2兩種電壓來輸電,則兩次輸電線上損失的功率之比為()。a.u1u2b.u12u22c.u22u12d.u2u14.圖示為某遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖,若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變,則下列敘述正確的是()。a.升壓變壓器原線圈中的電流與用戶的用電設(shè)備消耗的功率無關(guān)b.輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定c.當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時(shí),輸電線上損失的功率會(huì)增大d.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓全新視角拓展拓展一、關(guān)于輸電線功率損耗的計(jì)算1.在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),輸送的電功率為p,輸送電壓為u,所用導(dǎo)線的電阻率為,橫截面積為s,總長度為l,輸電線損失的電功率為p,用戶得到的電功率為p用,則p和p用的關(guān)系式正確的是()。a.p=u2slb.p=p2lu2sc.p用=p-u2sld.p用=p(1-plu2s)拓展二、遠(yuǎn)距離輸電的綜合分析2.一臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100 kw,輸出電壓為250 v,現(xiàn)欲向遠(yuǎn)處輸電。若輸電線的總電阻為8 ,要求輸電時(shí)輸電線上損失的電功率不超過輸送功率的5%,并向用戶輸送220 v電壓。(1)試畫出這次輸電線路的示意圖。(2)當(dāng)輸電線上損失的功率為輸送功率的5%時(shí),輸電所需升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比分別為多少?(3)當(dāng)輸電線上損失的功率為輸送功率的5%時(shí),用戶得到的電功率是多少?參考答案課時(shí)5.5電能的輸送知識(shí)體系梳理u2-u3i2rlsp2u2ls減小輸電線的電阻r減小輸電電流i(或提高輸電的電壓)重點(diǎn)難點(diǎn)探究主題1:(1)根據(jù)電阻定律r=ls可知,減小輸電線的電阻的辦法有如下幾種。減小輸電線長度l。由于輸電距離往往是一定的,所以在實(shí)際應(yīng)用中不大可能用減小l來減小r,但設(shè)計(jì)電站位置時(shí)可以考慮。減小電阻率。電阻率最小的金屬是銀,但價(jià)格昂貴。目前一般用電阻率較小的銅或鋁做導(dǎo)線材料。增大導(dǎo)線的橫截面積s。這樣做會(huì)多耗費(fèi)金屬材料,增加成本,同時(shí)給輸電線的架設(shè)帶來很大困難,增加很大的成本。所以減小輸電線的電阻從而降低輸電損失的效果是非常有限的。另外,如果能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)輸電,那就能直接將這部分輸電損失幾乎降低到零,但目前尚不具備實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)輸電的條件。(2)根據(jù)功率的公式p=ui可得i=pu,減小輸電線的電流的辦法有如下幾種。減小輸送功率p。由于發(fā)電站的裝機(jī)容量一定,因此發(fā)電站向外輸送的電功率基本上是一定的,即在實(shí)際中不能以用戶少用或不用電來減少輸電線上的功率損失。提高輸電電壓u。在輸送功率一定、輸電線電阻r一定的條件下,輸電電壓提高,輸電線的電流就降低,輸電線上的功率損失也就降低,而且輸電電壓提高到原來的n倍,輸電線上的功率損失就變?yōu)樵瓉淼?n2,所以通過提高輸電電壓來減小輸電線上的功率損失的方法非常有效。主題2:(1)小燈泡接到離電源很遠(yuǎn)的c、d兩端時(shí),線路中的電阻大,電流小(或小燈泡兩端得到的電壓小),燈光就比較暗淡。(2)如果接入的電阻絲阻值一定,并聯(lián)的燈越多(其實(shí)就是用電器越多),每只燈的燈光就越暗淡。因?yàn)椴⒙?lián)的燈越多,電路中的總電阻越小,干路中的電流越大,電阻絲上損失的電壓(其實(shí)就是輸電線路上損失的電壓)就越大,小燈泡上得到的電壓就越小,所以燈光就越暗淡。主題3:(1)輸電過程一般要從發(fā)電站開始,經(jīng)過升壓變壓器、高壓變電所、低壓變電所后,才能提供給工廠和一般用戶,輸電過程示意圖如圖所示,主要有:發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電導(dǎo)線、降壓變壓器、用電器。(2)不矛盾。歐姆定律是對(duì)純電阻耗能元件成立的定律,而“提高電壓,降低電流”是從輸送角度,由p=iu,且在p一定的條件下得出的結(jié)論,兩者沒有聯(lián)系。高壓輸電既能減少功率損失,也能減少電壓損失,但在實(shí)際輸送電能時(shí),還需綜合考慮各種因素(如安全性、經(jīng)濟(jì)性等),依照不同的情況選擇合適的輸電電壓。電網(wǎng)供電的好處:可以設(shè)計(jì)建設(shè)大容量的發(fā)電機(jī)組,降低一次能源的運(yùn)輸成本,獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益;可以減小斷電的風(fēng)險(xiǎn),調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡,保障供電的質(zhì)量;可以根據(jù)火電、水電、核電的特點(diǎn),合理地調(diào)度電力,使電力供應(yīng)更加可靠,質(zhì)量更高。(說出一兩點(diǎn)就可)基礎(chǔ)智能檢測1.b2.a3.c4.c全新視角拓展1.bd【解析】輸電線電阻r=ls,輸電電流i=pu,故輸電線上損失的功率為p=i2r=(pu)2ls=p2lu2s,用戶得到的電功率為p用=p-p=p(1-plu2s)。2.(1)如圖所示(2)11619011(3)95 kw【解析】(1)由于是大功率、遠(yuǎn)距離輸電。為了減少輸電線路損失的電能,所以要采用高壓輸電。電能送到用戶以前,再用降壓變壓器向用戶輸送220 v電壓。畫出其輸電線路的示意圖如圖所示。(2)由于p1=p2故pr=5%p1=5%100 kw=5103 w故通過輸電線的電流為:i2=prr=51038 a=25 a變壓器b2的輸入功率為:p2=p2-pr=(100103-5103) w=9.5104 wi3=p2u3=9.51042