• 2.81 MB
  • 2024-04-27 发布

高中物理 第5章 交变电流 第5节 电能的输送课堂探究素材 新人教版选修3-2(通用)

  • 6页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  • 下载文档
  1. 1、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领,认领后既往收益都归您。
  2. 2、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
  3. 文档侵权举报QQ:3215808601
电能的输送 ‎ 课堂探究 探究一 远距离输电损耗的产生及减损方法 ‎·问题导引·‎ 电能在输送的过程中,发电厂输送的功率为P,输送电压为U,输电线电阻为R。请思考:‎ 电能的输送 ‎(1)输电线中的电流为多少?在发电厂输送功率一定时,输电线中的电流与输电线电阻及用电器电阻有关系吗?‎ ‎(2)输电线中损失的功率与什么因素有关?‎ 提示:(1)发电厂相当于一个电源,由P=UI可知,输电线中电流为I=,与输电线电阻及用电器电阻无关。(2)输电线中损失的功率ΔP=I2R=()2R,跟输电电压及输电线电阻有关。‎ ‎·名师精讲·‎ ‎1.输电线上的功率损失 远距离输电时,输电线上的电阻不能忽略,电流的热效应会引起功率损失。损失功率ΔP的三个计算式:‎ ‎(1)ΔP=I2R;(2)ΔP=IΔU;(3)ΔP=。‎ 特别提醒 I为输电电流,R为输电线的电阻,ΔU为输电线上损失的电压。‎ ‎2.输电线上的电压损失 如图所示,输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端的电压U′比起始端电压U要低,这就是输电线路上的电压损失ΔU=U-U′。‎ ‎3.减少损耗的方法 由P损=I2R可知,减小输电线路上功率损失的方法主要有两种。‎ ‎(1)减小输电线的电阻R,由R=ρ·知 ‎①减小输电线长度l:发电厂与用户之间的输电线尽量走两点间直线距离,以减小l来减小R。‎ ‎②减小电阻率ρ:目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料,若使用电阻率更小的金属,如银、金等不现实,成本太高。‎ ‎③增大导线的横截面积S:这种方法多耗费金属材料,必然会增加成本,同时给输电线的架设带来很大的困难。‎ ‎(2)减小输电电流I,根据I=知 ‎①减小输送功率P:在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的,所以不现实。‎ ‎②提高输电电压U:在输送功率P和输电线电阻R一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍,根据P损=()2·R知,输电线上的电功率损耗将降为原来的。‎ 根据以上分析可知,采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施。‎ 特别提醒 (1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U,损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU=IR。‎ ‎(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率,损失功率是输电线上消耗的功率。‎ ‎【例题1】 (多选)在远距离送电时,输送的电功率为P,输送电压为U,所用导线的电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损失的电功率为P′,用户得到的电功率为P用,则P′、P用的关系式正确的是(  )‎ A.P′= B.P′=‎ C.P用=P- D.P用=P(1-)‎ 点拨:输电线损失的电功率P′=I2R=·R,用户得到的电功率P用=P-P′。‎ 解析:输电线电阻R=ρ 输电电流I=‎ 故输电线上损失的电功率为 P′=I2R=()2ρ=‎ 用户得到的功率为:‎ P用=P-P′=P(1-)。‎ 答案:BD 题后反思 输送的功率(电压)、损失的功率(电压)、用户得到的功率(电压)分别对应于输电过程的“始”“中”“末”。只有理解好“输送”“损失”“得到”的含义,才能避免张冠李戴。‎ 探究二 远距离输电电路的分析与计算 ‎·问题导引·‎ 如图为远距离输电基本过程示意图,请思考:‎ 远距离输电的基本过程示意图 ‎(1)发电厂输出的电压要经过升压变压器升压,这样做的目的是什么?‎ ‎(2)如果用户使用的用电器增加,输电线上损耗的功率将怎样变化?‎ 提示:(1)电压升高后,可有效减小输电线中的电流,从而降低输电线中的功率损耗。(2)用电器增加,输电线中的电流变大,损耗的功率增加。‎ ‎·名师精讲·‎ ‎1.输电电路的构成:发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器。‎ ‎2.如图甲所示为远距离输电的简化电路原理图,可以划分为三个回路,如图乙。‎ ‎3.分析远距离输电线路的有效方法是理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个定律,其关系如下表所示:‎ 特别提醒 (1)用户消耗的功率决定输送功率,即用户和线路总共消耗多少功率,发电站就输送多少功率,这是能量守恒定律和变压器原理的体现。‎ ‎(2)抓住输电的两头——电源和用电器;分析一条线——输电线;研究两次电压变换——升压变压器和降压变压器。‎ ‎(3)注意输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)三者之间的区别和数量关系。‎ ‎【例题2】 发电机的端电压为220 V,输出电功率为44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户,求用户得到的电压和功率。‎ 点拨:熟练掌握远距离输电过程中的电压关系、电流关系与功率关系是解决这类问题的关键。‎ 解析:如图,升压变压器副线圈的输出电压:‎ U2=·U1=×220 V=2 200 V 据升压变压器输入电功率等于输出电功率知,升压变压器副线圈输出电流I2== A=‎‎20 A 输电线路上的电压损失和功率损失分别为 UR=I2R=20×0.2 V=4 V PR=R=202×0.2 W=80 W 加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I3=I2=‎20 A,U3=U2-UR=(2 200-4) V=2 196 V 降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为 U4=·U3=×2 196 V=219.6 V I4=·I3=10×‎20 A=‎‎200 A 用户得到的功率为 P4=I4U4=200×219.6 W=4.392×104 W。‎ 答案:219.6 V 4.392×104 W 题后反思 解决这类问题,无论是否要求画出输电过程示意图,都要首先画出示意图,标明相关物理量,这样能帮助理清物理量间的关系,以防出错。‎

相关文档