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2019-2020年高中物理《55电能的输送》导学案新人教版选修3-2 1.理解高压输电是减少功率损失和电压损失的切实可行的措施 2.输电过程示意图中各物理量之间的关系 【教学难点】 1.区别输电线上损失的功率和输电功率;输电线上损失的电压和输电电压 2.利用输电过程示意图进行简单的计算 【导学过程】 阅读教材,解决下列问题 一1.为什么存在远距离输电问题? 2.输送电能的基本要求是什么?3.远距离大功率输电面临的困难是什么? 二输电线上的功率损失
1.输电线上的功率损失的原因分析由于输电线有,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为能而损失了,这是输电线上功率损失的主要原因
2.输电线上的功率损失P线设输电电流为I,输电线电阻为r则输电线的电压损失U线=输电线的功率损失为P线=.
3.减少输电线的功率损失的方法根据输电线的功率损失的表达式可知,要减少输电线的功率损失,有两种途径其一是其二是这两种途径如何能够实现?即
(1)如何减小输电线的电阻?根据电阻定律可知要减小输电线的电阻r,可采用下述方法并分析各种方法的局限性
1.
2.
3.
(2)如何减小输电电流?在输电功率一定的条件下,根据可知,要减小输电线中的电流I,必须提高,这就是采用高压输电的道理
(3)解决教材上的思考与讨论中的问题,对比分析得出上述减小输电线上功率损失的两种途径,哪一种更有效,切实可行?举例说明
(4).在实际输电过程中,输电电压是不是越高越好呢?目前我国常用的远距离输电电压有哪几种? 4.下图为远距离输电的示意图,输电过程包括哪几个部分?完成各物理量之间关系的填空
(1)对于理想变压器,;,
(2)对于理想变压器; ; ; ;;
(3)输电线上损失的电压U线=I线·R线 输电线上损失的功率P线=I线2·R线= =
(4)由电路关系可得I2=I线=I3;U2- =U3;P2-=P3
(5)注意区别 输电电压U2与输电线上损失的电压U线,二者关系为 输电功率P2与输电线上损失的功率P线,二者关系为 9.采用电网供电的优点有什么?
三、课堂总结 1.理解在输电功率一定的情况下,提高输电电压,可以减少输电线上的功率损失和电压损失 2.输电过程示意图及各部分关系四.典型例题
1.某电厂原采用电压U1输电,后改用U2=20U1电压输电,不考虑其它变化,则A.输电电流变为原来的1/20B.输电线上电压损失降为原来的1/20C.输电线上电能损失降为原来的1/40D.输电效率比原来提高了39倍
2. 在某次远距离输电过程中,电厂发电机输出的总功率为,输出电压为,输电线路的总电阻为,线路上损失的功率为输送功率的,用户得到的电压为,
(1)降压变压器输出的电流是多少流是多少?输电线上通过的电流是多少?
(2)输电线上损失的电压是多少?升压变压器输出的电压是多少?
(3)升压变压器原副线圈的匝数比应为多少?降压变压器原副线圈的匝数比应为多少?课堂达标(
1.)输送4800kW的电功率,采用110kV高压输电,输电导线中的电流是多少安?如果用110V电压输电,输电导线中的电流将是多少?
(2)指出下面的一段叙述错在那里,并说明原因.将电能从发电站送到用户,在输电线上会损失一部分功率.设输电电压为U,则功率损失为P损=UI.
(1)而U=IR
(2)将
(2)式代入
(1)式,得到P损=U2/R
(3)由
(3)式可知,要减小功率损失P损,就应当用低压送电和增大输电线的电阻R.
(3)从发电站输出的功率为200kW,输电线的总电阻为
0.05Ω,用110V和11kV两种电压输电,输电线上电阻造成的电压损失各是多少伏?
(4)如果用220V和11kV两种电压来输电,设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同,求导线的横截面积之比.
(5)一座小型水电站,它输出的电功率是20kW,输电电压是250V.输电线的总电阻是
0.5Ω,输电线上的功率损失是多少?用户得到的电功率是多少?假如用500V的电压输电,输电导线上功率的损失和用户得到的功率又各是多少?
(6)某水电站发电机的输出功率为100kw,发电机的电压为250V通过升压变压器升高电压后向远处输电,输电线的总电阻是8Ω,在用户端用降压变压器把电压降为220V要求在输电线上损失的功率控制为5kw(即用户得到的功率为95kw)请你设计两个变压器的匝数比为此,请你计算
(1)降压变压器输出的电流是多少流是多少?输电线上通过的电流是多少?
(2)输电线上损失的电压是多少?升压变压器输出的电压是多少?
(3)两个变压器的匝数比各应等于多少?
7.一发电机输出电压500V,功率16kW.输电线的电阻为50Ω.用电器的额定电压为200V.为了减少输电线功率损失,使损失最大为5%,现采用理想变压器进行高压输电.为达到上述目的,
(1)降压变压器输出的电流是多少流是多少?输电线上通过的电流是多少?
(2)输电线上损失的电压是多少?升压变压器输出的电压是多少?
(3)升压变压器原副线圈的匝数比应为多少?降压变压器原副线圈的匝数比应为多少?
8.发电机的输出功率是10kW,输出电压是250V.通过一只匝数比是1∶10的理想变压器向远处输电,则输电导线中的电流是多少A?若输电线的总电阻是
6.25Ω,那么输电线上损失的功率是多少?占总功率的百分之几?。