20172018學(xué)年高中物理交變電流第7節(jié)遠(yuǎn)距離輸電學(xué)案粵教版選修

1、第七節(jié)遠(yuǎn)距離輸電學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)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(guān)及降低功率損耗的措施知道高壓輸電的道理(重點(diǎn))3了解高壓交流和高壓直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)4會(huì)利用變壓器的規(guī)律和能量守恒的觀點(diǎn)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電進(jìn)行定性分析和計(jì)算(重點(diǎn)、難點(diǎn))為 什 么 要 高 壓 輸 電1基本要求既能安全、保質(zhì)，又能減少電能損耗，降低輸電系統(tǒng)成本2輸電線路遠(yuǎn)距離輸送電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)：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(dǎo)線損失的電功率：由P損IR線可推得P損()2R線4兩個(gè)關(guān)系功率關(guān)系：P

2、入P線P用電壓關(guān)系：U2U線U3.1輸電線上的電壓損失可用UIr計(jì)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(dǎo)線，是為了減小輸電導(dǎo)線的電阻，從而減小電能損失()減小遠(yuǎn)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(shè)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(jì)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(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸電線有電阻，電流的熱效應(yīng)引起功率損失，損失的電功率，可用以下三式計(jì)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(shí)，使用電阻率小的材料，增大導(dǎo)體橫截面積可減小電阻(2)減小輸電電流I由PUI可知，當(dāng)輸送功率一定時(shí)，升高電壓

4、可以減小電流1(多選)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(zhǎng)度為L(zhǎng)，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() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(jī)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(dāng)電壓升高至50萬伏時(shí)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(jì)算輸電導(dǎo)線上功率損失的三種方法1PI2R，I為輸電導(dǎo)

6、線中的電流，R為導(dǎo)線的電阻2P，U為輸電導(dǎo)線上損失的電壓，R為導(dǎo)線的電阻3PUI，U為輸電導(dǎo)線上損失的電壓，I為導(dǎo)線中的電流遠(yuǎn) 距 離 輸 電 電 路 的 分 析 與 計(jì) 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(yīng)當(dāng)選用電阻率小的金屬材料，還要盡可能增加導(dǎo)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(shí)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(diǎn)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(shè)備將交流電變成直流電，用高壓直流電進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，在用戶區(qū)域由換流設(shè)備將

7、直流電變?yōu)榻涣麟?，?jīng)變壓器降壓送給用戶1遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，當(dāng)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(yuǎn)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(yuǎn)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(dá)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(dá)到高壓輸電，到達(dá)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(dǎo)線上的電壓，是指電流通過輸電導(dǎo)線降落在輸電導(dǎo)線上的電壓1遠(yuǎn)距離輸電電路圖(如圖2­7­3所示)圖2­7­32分析方法：分析三個(gè)回路，在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個(gè)回路的電源3遠(yuǎn)距離輸電過程中的幾個(gè)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?dǎo)線始端電壓與末端電壓的差值，即UU2U3I2R.形成原因：輸電導(dǎo)線有電阻

9、，有電流通過時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落，導(dǎo)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(gè)關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1P2，P2PP3，P3P4.(2)電壓、電流關(guān)系：，U2UU3，I2I3.(3)發(fā)電機(jī)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(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至用戶的輸電導(dǎo)線的總電阻為R，通過輸電導(dǎo)線的電流為I，輸電線末端的電壓為U2，下面選項(xiàng)表示輸電導(dǎo)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(jī)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(jì)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(dǎo)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(dǎo)學(xué)號(hào)：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(dǎo)線上的電流I2200 A.輸電導(dǎo)線上的功率損失為P損IR線60 kW.(3)輸電導(dǎo)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