20172018學年高中物理交變電流第7節(jié)遠距離輸電學案粵教版選修

1、第七節(jié)遠距離輸電學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道從電廠到住宅的輸電過程和輸電線路2了解輸電線上的功率損耗與何種因素有關及降低功率損耗的措施知道高壓輸電的道理(重點)3了解高壓交流和高壓直流輸電的優(yōu)缺點4會利用變壓器的規(guī)律和能量守恒的觀點對簡單的遠距離輸電進行定性分析和計算(重點、難點)為 什 么 要 高 壓 輸 電1基本要求既能安全、保質，又能減少電能損耗，降低輸電系統(tǒng)成本2輸電線路遠距離輸送電網(wǎng)基本結構：如圖2­7­1所示(輸出功率為P，輸出電壓為U)圖2­7­13功率損耗輸電導線損失的電功率：由P損IR線可推得P損()2R線4兩個關系功率關系：P

2、入P線P用電壓關系：U2U線U3.1輸電線上的電壓損失可用UIr計算，r為輸電線的電阻()2輸電電壓越高越好(×)3家庭用電常用銅導線，是為了減小輸電導線的電阻，從而減小電能損失()減小遠距離輸電過程中電功率損失的原因是什么？【提示】輸電線路存在電阻假設兩條輸電線的總電阻為r，在如圖2­7­2所示的輸電示意圖中等效畫為r，輸送的功率為P，發(fā)電廠輸出的電壓為U1.圖2­7­2探討1：輸電線上損失的電壓為多少？怎樣減小輸電線上損失的電壓呢？【提示】由PU1I得I，所以UIr.據(jù)UIr可知，減小輸電線路上電壓損失的方法主要有兩種：減小輸電線路電阻；減

3、小輸電電流探討2：怎樣計算輸電線路損失的功率呢？如何減少輸電線路的功率損失呢？【提示】輸電線路損失的功率PI2r，減小輸電線的電阻或輸電線中的電流可減少輸電線路的功率損失1電壓損失輸電線始端電壓U與輸電線末端電壓U的差值UUUIR.2功率損失遠距離輸電時，輸電線有電阻，電流的熱效應引起功率損失，損失的電功率，可用以下三式計算：(1)PI2R；(2)PIU；(3)P.I為輸電電流，R為輸電線的電阻，U為輸電線上損失的電壓3減小電壓、功率損失的方法(1)減小輸電線路的電阻由R可知，距離一定時，使用電阻率小的材料，增大導體橫截面積可減小電阻(2)減小輸電電流I由PUI可知，當輸送功率一定時，升高電壓

4、可以減小電流1(多選)在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸送電壓為U，所用導線的電阻率為，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用的關系式正確的是() 【導學號：97192092】APBPCP用PDP用P【解析】輸電線電阻R，輸電電流I，故輸電線上損失的電功率為PI2R2，用戶得到的功率為，P用PPP.【答案】BD2三峽電站某機組輸出的電功率為50萬千瓦(1)若輸出的電壓為20萬伏，則輸電線上的電流為多少？(2)某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐，則輸電線上損失的功率為多少？它占輸出功率的幾分之幾？(3)若將電壓升高至50萬伏，輸電線上的電流為多少

5、？輸電線上損失的功率又為多少？它占輸出功率的幾分之幾？【解析】(1)由PUI得，I A2 500 A.(2)輸電線上損失的功率PI2·2r2 5002×2×10 W1.25×108 W損失功率與輸出功率之比為.(3)當電壓升高至50萬伏時I A1 000 A輸電線上損失的功率為PI2·2r1 0002×2×10 W2×107 W.損失功率與輸出功率之比為.【答案】(1)2 500 A(2)1.25×108 W(3)1 000 A2×107 W計算輸電導線上功率損失的三種方法1PI2R，I為輸電導

6、線中的電流，R為導線的電阻2P，U為輸電導線上損失的電壓，R為導線的電阻3PUI，U為輸電導線上損失的電壓，I為導線中的電流遠 距 離 輸 電 電 路 的 分 析 與 計 算1降低輸電損耗的途徑(1)減小輸電線的電阻：在輸電距離一定的情況下，為減小電阻，應當選用電阻率小的金屬材料，還要盡可能增加導線的橫截面積(2)減小輸電線中的電流：為了減小輸電電流，同時又要保證向用戶提供一定的電功率，就要提高輸電電壓2高壓直流輸電(1)直流輸電的優(yōu)點不存在感抗和容抗引起的電能損失(2)直流輸電的基本過程在發(fā)電站區(qū)域經(jīng)變壓器升壓，由換流設備將交流電變成直流電，用高壓直流電進行遠距離傳輸，在用戶區(qū)域由換流設備將

7、直流電變?yōu)榻涣麟?，?jīng)變壓器降壓送給用戶1遠距離輸電時，當輸送電功率不變，提高輸電電壓，能減小電流，提高輸電效率()2遠距離輸電，若用高壓直流輸送可以減小因感抗和容抗造成的損失()3遠距離交流輸電中，只有電線的感抗和容抗才造成電壓損失(×)為什么在用電高峰期家中的白熾燈燈光較暗？【提示】用電高峰期高壓輸電線和變壓器到家庭的輸電線中電流較大，有較大的電壓損失，加在白熾燈上的電壓變低，達不到額定功率，因此白熾燈燈光較暗國家電網(wǎng)遍布祖國各地，國家電網(wǎng)均采用高壓或超高壓輸電探討1：如何完成高壓輸電和低壓用電？【提示】發(fā)電廠發(fā)出的交變電流經(jīng)升壓變壓器達到高壓輸電，到達目的地后再通過降壓變壓器降壓

8、后輸送給用戶探討2：在輸電過程中，輸電電壓和損失電壓有何區(qū)別？【提示】輸電電壓是指升壓變壓器的輸出電壓，損失電壓也稱為輸電導線上的電壓，是指電流通過輸電導線降落在輸電導線上的電壓1遠距離輸電電路圖(如圖2­7­3所示)圖2­7­32分析方法：分析三個回路，在每個回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應的副線圈是下一個回路的電源3遠距離輸電過程中的幾個電壓(1)輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2.(2)用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4.(3)損失電壓：大?。旱扔谳旊妼Ь€始端電壓與末端電壓的差值，即UU2U3I2R.形成原因：輸電導線有電阻

9、，有電流通過時，會在線路上產(chǎn)生電勢降落，導致輸電線路末端的電壓低于始端的電壓4輸電過程中的幾個關系(1)功率關系：P1P2，P2PP3，P3P4.(2)電壓、電流關系：，U2UU3，I2I3.(3)發(fā)電機輸出的電流：I1.(4)輸電電流：I2.(5)輸電線損耗功率：PU·I2I·R2R.3(多選)發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至用戶的輸電導線的總電阻為R，通過輸電導線的電流為I，輸電線末端的電壓為U2，下面選項表示輸電導線上損耗的功率的是()A.B.CI2RDI(U1U2)【解析】輸電線上功率損耗PI2RI·U，而UU1U2，故B、C、D正確【答案】BCD4

10、一小型發(fā)電站通過升壓、降壓變壓器把電能輸給用戶已知發(fā)電機的輸出功率是500 kW，始端電壓為500 V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為15，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5 ，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，不計變壓器的能量損耗求：(1)升壓變壓器的副線圈兩端電壓；(2)輸電導線上的功率損失；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(4)用戶得到的功率. 【導學號：97192093】【解析】輸電線路原理圖如圖所示(1)升壓變壓器的副線圈兩端電壓U22 500 V.(2)輸電導線上的電流I2200 A.輸電導線上的功率損失為P損IR線60 kW.(3)輸電導線上的電壓UI2R線300 V，降壓變壓器原線圈的電壓U3U2U2 200 V，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101.(4)用戶得到的功率P用P1P損440 kW.【答案】(1)2 500 V(2)60