【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修2：3.4 電能的輸送課件

第三章交變電流4．電能的輸送課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建易錯(cuò)辨析警示課堂小結(jié)目標(biāo)體系構(gòu)建1．了解從發(fā)電站到用戶(hù)遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程，知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)通常采用高壓輸電的原因。2．能運(yùn)用相關(guān)知識(shí)分析求解遠(yuǎn)距離輸電中的相關(guān)問(wèn)題，掌握遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析方法。3．能從降低輸電損耗情境中發(fā)現(xiàn)并提煉問(wèn)題，提高分析探究問(wèn)題的能力。1．物理觀念：從能量守恒的角度理解發(fā)電廠輸出的電功率和用戶(hù)得到的電功率之間的差異。2．科學(xué)思維：經(jīng)歷建立遠(yuǎn)距離輸電模型的過(guò)程，體會(huì)建立理想模型的思維方法。3．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：理解工程技術(shù)要兼顧科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多種因素，知道電網(wǎng)供電是遠(yuǎn)距離輸電的重要發(fā)展。課前預(yù)習(xí)反饋

輸送電能的基本要求

知識(shí)點(diǎn)

11．可靠保證供電線路_______工作。2．保質(zhì)保證供電質(zhì)量——電壓和頻率要_______。3．經(jīng)濟(jì)線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低——成本低，電能損耗_____。正常穩(wěn)定少降低輸電損耗的兩個(gè)途徑

知識(shí)點(diǎn)

21．輸電線上的功率損失ΔP＝_____，I為輸電電流，r為輸電線的電阻。2．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)減小輸電線的_______：在輸電距離一定的情況下，為了減小_______，應(yīng)當(dāng)選用___________的金屬材料，還要盡可能增加導(dǎo)線的___________。(2)減小輸電導(dǎo)線中的_______：為減小輸電_______，同時(shí)又要保證向用戶(hù)提供一定的電功率，就要提高輸電_______。I2r電阻電阻電阻率小橫截面積電流電流電壓『判一判』(1)增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過(guò)程中的電能損失。()(2)高壓輸電是通過(guò)提高電壓、減小輸電電流來(lái)減少輸送電路的發(fā)熱損耗。()(3)高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好。()√√√『選一選』(多選)(2023·海南東方市高二月考)中央電視臺(tái)《焦點(diǎn)訪談》欄目曾多次報(bào)道某些邊遠(yuǎn)落后的農(nóng)村電價(jià)過(guò)高、農(nóng)民負(fù)擔(dān)過(guò)重的問(wèn)題。造成電價(jià)高的客觀原因主要是電網(wǎng)陳舊老化，電能損耗嚴(yán)重。為了保障農(nóng)民的利益，在進(jìn)行電網(wǎng)改造的時(shí)候，電力部門(mén)必須考慮盡可能減少輸電線上的能量損耗。下列方法可行的是()A．提高輸送電壓B．將鋁線換成銀線C．適當(dāng)增大輸電線的截面積D．縮短輸電線長(zhǎng)度AC解析：由P＝UI可知，用戶(hù)功率不變，增大輸送電壓可使輸電線路電流減小，由焦耳定律Q＝I2Rt，可知，電流減小可以減少輸電線上的能量損耗，A正確；將鋁線換成銀線雖然比鋁的電阻小，但銀不穩(wěn)定，易折損，造價(jià)成本高等缺點(diǎn)不適用于當(dāng)輸送電線，B錯(cuò)誤；適當(dāng)增大輸電線的截面積，可使電阻減小，結(jié)合A中分析，可以減少輸電線上的能量損耗，C正確；縮短輸電線長(zhǎng)度，雖能使電阻減小，但每條輸電線路都是經(jīng)過(guò)規(guī)劃的，不能隨意更改，D錯(cuò)誤?！合胍幌搿蝗鐖D為一高壓危險(xiǎn)標(biāo)志，隨著電壓的增加用電危險(xiǎn)性也會(huì)跟著增加，那為什么還要采用高壓輸電？答案：采用高壓輸電，可減小輸電線上的電能損失。電網(wǎng)供電

知識(shí)點(diǎn)

31．遠(yuǎn)距離輸電基本原理在發(fā)電站內(nèi)用_______變壓器，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過(guò)_______變壓器降到所需的電壓。2．電網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)狀的輸電線、_______，將許多電廠和廣大用戶(hù)_________，形成的全國(guó)性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。升壓降壓變電站連接起來(lái)『判一判』(4)從發(fā)電廠發(fā)出的電輸送到用戶(hù)均需要采用高壓輸電。()(5)使用升壓變壓器和降壓變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，用戶(hù)得到的電壓可以高于發(fā)電機(jī)輸出的電壓。()(6)遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，若升壓變壓器匝數(shù)比為1∶n，降壓變壓器匝數(shù)比為n∶1，則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等。()×√×課內(nèi)互動(dòng)探究探究

降低輸電損耗的兩個(gè)途徑我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)的低壓改造已基本結(jié)束，低壓改造使我國(guó)廣大農(nóng)民獲得了實(shí)惠。農(nóng)村電網(wǎng)改造前，某些村莊經(jīng)常出現(xiàn)以下現(xiàn)象(離變壓器較遠(yuǎn)的用戶(hù))：(1)電燈不亮，達(dá)不到額定功率，換額定功率越大的燈泡越是不亮；(2)日光燈不能啟動(dòng)；(3)洗衣機(jī)“沒(méi)勁”等。尤其是節(jié)假日，這些現(xiàn)象更明顯，這是為什么呢？情|境|導(dǎo)|入提示：低壓輸電線較細(xì)，電阻較大，另外當(dāng)輸電功率一定時(shí)，由于電壓低，故輸電電流I＝P/U較大。因此輸電線上的電壓損失ΔU＝IR線較大，致使末端用戶(hù)得到的電壓遠(yuǎn)低于額定電壓(有時(shí)才160V)，到了過(guò)節(jié)的時(shí)候，各家用電器增多，線路電流又會(huì)增大，導(dǎo)線上分壓更多，用戶(hù)電壓更低，這些現(xiàn)象更加明顯。經(jīng)過(guò)低壓改造后，以上現(xiàn)象不明顯了。要|點(diǎn)|提|煉3．減小輸電線路上功率損失的方法主要有兩種(2023·貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣高二期中)用一臺(tái)型號(hào)為AED6500S的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時(shí)安置區(qū)供電，輸電線路示意圖如圖所示，發(fā)電機(jī)規(guī)格如下表所示。該發(fā)電機(jī)到安置區(qū)的距離x＝500m，輸電線路中火線和零線均為GBCZ60型單股銅導(dǎo)線，該型號(hào)導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻r＝8×10－5Ω，安置區(qū)家用電器的總功率P＝55kW，若這些額定電壓U＝220V的家用電器都正常工作，求：典例1典|例|剖|析型號(hào)AED6500S輸出電壓范圍220V～300V最大輸出功率60kW(1)輸電線路中的電流；(2)發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓；(3)在輸電線路上損失的電功率。答案：(1)250A

(2)240V

(3)5kW(多選)某電站不用變壓器直接向用戶(hù)輸送電能，若輸電功率為P，輸電電壓為U，輸電線電阻為R，用戶(hù)得到的電壓為U′，則下列說(shuō)法中正確的是()對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?ABD探究

遠(yuǎn)距離輸電電路及基本關(guān)系如圖是我們常見(jiàn)的高壓輸電線路。(1)由電廠輸出的電壓采用什么方法獲得高電壓？(2)如何獲得用戶(hù)所需的220V的電壓？提示：(1)用升壓變壓器得到高壓。(2)用降壓變壓器得到用戶(hù)所需的220V電壓。情|境|導(dǎo)|入1．輸送過(guò)程圖2．輸電過(guò)程電路被劃分為三個(gè)獨(dú)立的回路，每個(gè)回路均可以應(yīng)用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系是聯(lián)系不同回路的橋梁。要|點(diǎn)|提|煉3．對(duì)高壓輸電(輸送回路)中幾個(gè)電壓的理解(1)輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2。(2)用戶(hù)電壓：最終用戶(hù)得到的電壓，如圖中的U4。(3)損失電壓：輸電線始端電壓與末端電壓的差值(ΔU＝U2－U3＝I2R)，形成的原因是輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過(guò)輸電線時(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比起始端電壓要低，這就是輸電線上的電壓損失。4．減小輸電線路上電壓損失的方法根據(jù)ΔU＝IR可知有兩種：(1)減小輸電線路的電阻。(2)減小輸電電流I，即提高輸電電壓。5．基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系P1＝P2，P3＝P4，P2＝P線＋P3(2)電壓、電流關(guān)系(2023·江蘇徐州高二期中)某水電站到用戶(hù)之間要進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，水電站發(fā)電機(jī)輸出功率為2×105W，輸出電壓250V，采用理想變壓器輸電，所用輸電線的總電阻為16Ω，輸電線上損失的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的5%。用戶(hù)所需要的電壓為220V，求：(1)輸電線上通過(guò)的電流為多少；(2)降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為多少。典例2典|例|剖|析遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的四個(gè)關(guān)鍵(1)畫(huà)出一個(gè)模型——遠(yuǎn)距離輸電模型圖。(2)抓住輸電的兩端——電源和用電器。(3)分析兩條導(dǎo)線——輸電導(dǎo)線。(4)研究?jī)纱坞妷鹤儞Q——升壓和降壓。

圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，理想升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為100∶1，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100Ω，若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，輸入功率為750kW，下列說(shuō)法中正確的是()A．用戶(hù)端交變電流的頻率為100HzB．用戶(hù)端電壓為250VC．輸電線中的電流為30AD．輸電線的損耗功率為180kW對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?C課堂小結(jié)易錯(cuò)辨析警示易錯(cuò)點(diǎn)：不能區(qū)分輸電電壓和輸電線上損失的電壓

(2023·湖南張家界高二上期末)中央電視臺(tái)某節(jié)目多次報(bào)道某些邊遠(yuǎn)落后農(nóng)村電價(jià)過(guò)高，農(nóng)民負(fù)擔(dān)過(guò)重的問(wèn)題，不利于國(guó)家扶貧政策的展開(kāi)，為減少遠(yuǎn)距離輸電的損耗，某發(fā)電站采用高壓向外輸送電能。若輸送的總功率為P0，輸電電壓為U，輸電導(dǎo)線的總電阻為R。則下列說(shuō)法正確的是()案例B易錯(cuò)分析：輸電電壓為升壓變壓器的輸出電壓，要注意與輸電線上損失的電壓的區(qū)別。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1．電網(wǎng)陳舊老化易使電能損耗嚴(yán)重，為了減少遠(yuǎn)距離輸電線路上的電能損耗，以下措施中切實(shí)可行的是()A．提高輸電電壓

B．用超導(dǎo)材料做輸電線C．提高輸送功率

D．減小輸電線的橫截面積解析：為了減小輸電過(guò)程中電能損失，一般采用兩種方式，一是減小導(dǎo)線電阻，二是提高輸電電壓；用超導(dǎo)材料，不切實(shí)際；減小導(dǎo)線截面積、電阻增加；提高輸送功率時(shí)，電流增大，電能損失更多。故選A。A2．(2022·陜西西安市閻良區(qū)關(guān)山中學(xué)高二期中)供電站向遠(yuǎn)距離的某單位輸送電能，若輸送的電功率保持不變，將輸電電壓提高到原來(lái)的10倍，以下判斷中正確的是()A．輸電電流為原來(lái)的10倍B．輸電導(dǎo)線上損失的電壓為原來(lái)的10倍D二、電網(wǎng)供電3．某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500V，輸出的電功率為50kW，用電阻為3Ω的輸電線向遠(yuǎn)處送電，要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器，到達(dá)用戶(hù)再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶(hù)使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器)。對(duì)整個(gè)送電過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶10B．輸電線上的損失功率為3000WC．輸電線上的電流為100AD．降壓變壓器的輸入電壓為4700VA4．(2023·南京高二期中)如圖所示，有一小型火力發(fā)電站，其發(fā)出的電力通過(guò)遠(yuǎn)距離輸電供給某大型制造工廠使用。已知升壓變壓器T1原、副線圈匝數(shù)比