高中人教物理選擇性必修二(學(xué)案)電能的輸送

1、 3/3電能的輸送【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點，知道輸電過程。2知道降低輸電損耗的兩個途徑。3了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點和意義?！緦W(xué)習(xí)重難點】重點是輸電線上損失電能的原因和輸電線上損失的電能的計算。難點是輸電系統(tǒng)的“輸電電壓”、“用戶得到的電壓”和輸電線上“損失的電壓”三者的區(qū)別與聯(lián)系。【課前預(yù)習(xí)】1遠距離輸送電能時，輸電導(dǎo)線上的發(fā)熱損失Q=I2Rt。（R為輸電線電阻，I為通過輸電線的電流。）2減小輸電導(dǎo)線的電阻是減少輸電線上電能損失的一種方法?？蛇x用電阻率較小的銅和鋁。遠距離輸電中用增大導(dǎo)線截面積S來減小R，以減小能量損失是有限的。3減小輸電導(dǎo)線中的電流可以減小輸電線上電能的損失

2、，由于I=_，因而在輸送一定電功率時，可采用以減少輸電線上電能損失，這是行之有效的辦法。4在遠距離送電時，如果輸送電壓為U，輸送功率為P，輸電線的電阻為r，則輸電線上損失功率為_，損失電壓為_，用戶得到電壓為_，用戶得到的功率為_?！緦W(xué)習(xí)過程】對電能輸送，要抓住“輸送一定的電功率”這一前提，即P送=I送U送是定值，當(dāng)U送提高時，I送就要變小，在其它條件保持不變時，線路上損耗變少。這是高壓送電的原因，在電能輸送中，要弄清輸電線電阻及線上的電壓U線的含義，不要認(rèn)為它是升壓變壓器的輸出電壓U送（輸送電壓），也不要認(rèn)為它是降壓變壓器的輸入電壓（或用戶電壓U用），因輸電線與升壓變壓器的副線圈和降壓變壓器

3、的原線圈是串聯(lián)而成的閉合電路。對線路損耗的計算，有，其中，為輸電線上的電壓降，它等于I線與R線的乘積，還等于U送與降壓變壓器原線圈電壓（或用戶電壓）之差。要注意：遠距離輸送單相交流電時，輸電導(dǎo)線長度按距離2倍計算。要注意輸電的電壓與輸電導(dǎo)線上損耗的電壓、輸送的電功率與輸電導(dǎo)線上損耗的電功率的區(qū)別?！纠?】水電站給遠處山村送電的輸出功率是100Kw，用2000V電壓輸電，線路上損失的功率是，如果改用20000V高壓輸電，線路上損失的功率是多少？解答：因，所以用2000V送電，電流為設(shè)輸電線上的電阻為R，輸電線上損失的功率改用20000V高壓送電時的送電電流此時輸電線上損失的功率由得小結(jié):在遠距離

4、輸送電能計算線路功率損耗時常用關(guān)系式P損=I線2 R線計算。其原因是I線較易求出：；而P損=U線I線或，則不常用，其原因是在一般情況下，U線不易求出，且易把U線和U送混淆而造成錯誤。【變式訓(xùn)練1】遠距離輸送交流電都采用高壓輸電。我國正在研究用比330千伏高得多的電壓進行輸電。采用高壓輸電的優(yōu)點是（ ）A可節(jié)省輸電線的銅材料 B可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C可減少輸電線上的能量損失 D可加快輸電的速度（答案：AC）【例2】利用太陽電池這個能量轉(zhuǎn)換器件將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)又稱光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流供電方式有其局限性，絕大多數(shù)光伏發(fā)電系統(tǒng)均采用交流供電方式。將直流電變?yōu)榻涣麟姷难b置稱為逆

5、變器。（1）用逆變器將直流電變?yōu)榻涣麟娺M行供電有哪些好處？請簡要回答。（2）有一臺內(nèi)阻為1的太陽能發(fā)電機，供給一個學(xué)校照明用電，如圖1所示，升壓變壓器匝數(shù)比為1：4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4：1，輸電線的總電阻R=4，全校共22個班，每班有220V40W燈6盞，若全部電燈正常發(fā)光，則發(fā)電機輸出功率多大？發(fā)電機電動勢多大？輸電效率多少？若使燈的數(shù)量減半并正常發(fā)光，發(fā)電機輸出功率是否減半？解答（1）可以改變電壓的大小以適應(yīng)不同的需要；通過升壓、降壓在遠距離輸送電中減少電能在輸電線上的損耗，提高供電效率。所以用逆變器將直流電變?yōu)榻涣麟姡梢詳U大發(fā)電系統(tǒng)的利用率。（2）發(fā)電機的輸出功率：P出=nP燈+R而I2=所以，P出=22640+4=5425WE=U1+I1r，r為發(fā)電機內(nèi)阻，U1=U2U2=4U3+I2R=4220+64=904V；I1=4I2所以，E=+461=250V=97%電燈減少一半時，nP燈=112206=2640WI2=nP燈U2=2640880=3A所以，P出=nP燈+I2R=2640+324=2676W小結(jié)：電能輸送問題一般離不開升、降壓變壓器，這時除用變壓器的電壓比或電流比公式外，最好畫出電能輸送示意圖，這樣便于分析問題和解決問題。輸電線上流過的電流（輸送電流）I送，對有升、降變壓器電能輸送問題的情況，