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2019-2020年高中物理下学期
5.5电能的输送学案苏教版选修3-2【教学目标】1.知道什么是输电导线上的功率损失和如何减少功率损失.2.知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失.3.理解为什么远距离输电要用高压.重点输电导线上的功率损失、电压损失难点输电导线上的功率损失、电压损失【自主预习】
一、输电导线上的功率损失1.原因输电线有电阻,电流通过导线时要发,输电过程有一部分电能转化成热而损失掉.2.大小ΔP=说明I为输电线上流过的电流,R为输电线的电阻.要注意,输电是双线制的,计算R时要注意输电线长度应等于输电距离的倍.3.减少输电线上功率损失的方法
(1)减少导线上的由R=ρ可知,在输电线长度L一定的情况下可通过选用电阻率ρ横截面S的导线,因条件限制,此方法减小线路能量的损失是很有限的.
(2)减小输电由ΔP=I2R可知,ΔP∝I2,故减小输电电流可大大减少功率损失,在线路和输送功率不变时,可提高输电以减小输电电流.采用输电是减少线路电能损失的有效方法.
二、输电线路上的电压损失1.定义如图所示,输电线路始端电压U与末端的电压U′的差值ΔU=称为输电线路上的电压损失.2.电压损失原因
(1)线路电阻输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路的电阻上产生电压,致使输电线路末端(用电设备两端)电压U′比起始端电压U低,造成电压损失U-U′.
(2)线路感抗和容抗(总称电抗)3.减少输电线路上的电压损失的方法(a)增大输电导线的截面积以减小.(b)减小输电.在输送电功率不变的前提下,必须提高输电【典型例题】
一、输电线路上的功率损失【例1】远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是A.可节省输电线的铜材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的损失D.可加快输电的速度
二、远距离输电的分析【例2】如图5-5-5为远距离输电线路的示意图.若发电机的输出电压不变,则下列叙述中正确的是 A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
三、输电线上功率与电压之间的关系【例3】某发电站的输出功率P=104kW,输出电压U1=4kV,通过理想变压器升压后向远处供电.已知输电导线的总电阻为R=10Ω,输电线路损失的功率为输出功率的4%,求变压器的匝数比.
四、远距离输电的全过程分析【例4】某小型水电站输出功率为20kW,输电线路总电阻是6Ω.1若采用380V输电,求输电线路损耗的功率.2若改用5000V高压输电,用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压.思维步步高输电线上的电流怎么计算?损失的功率怎么计算?改用高压输电后,用户端变压器原线圈的电压是多少?【课后练习】
1.远距离输送一定功率的交流电,若输电线电阻一定,下列说法正确的是 A.输电线上的电压损失跟输电电压成正比B.输电线上的功率损失跟输电电压成正比C.输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D.输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比
2.下列关于电能输送的说法正确的是 A.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B.减小输电导线上功率损失的惟一方法是采用高压输电C.减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积D.实际输电时,要综合考虑各种因素,如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等3.在远距离输电时,若输送的功率不变,使输出电压升高为原来的n倍,则输电线路上因电阻而产生的电能损失将变为原来的 A.n2倍 B.n倍 C. D.4.如图5-5-6所示,当图中ab两端与ef两端分别加上220V的交流电压时,测得cd间与gh间电压均为110V;若分别在cd间与gh间两端加上110V的交流电压,则ab与ef间电压为 A.220V220VB.220V110VC.110V110VD.220V0V
5.远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是 A.可节省输电线的材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减小输电线上的能量损失D.可加快输电的速度6.某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为P0,输电电压为U,输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是 A.输电线上的电流I=B.输电线上的电流I=C.输电线上损失的功率P=2RD.输电线上损失的功率P=7.2007年11月8日,工程规模仅次于长江三峡,位居全国第二位、世界第三位的金沙江溪洛渡水电站截流成功,标志着“西电东送”工程又迈出了坚实的一步.下列有关发电与送电的说法中正确的是 A.水电站截流筑坝有利于储蓄水的内能,提高发电能力B.减小输电线的截面积有利于降低输电时的损耗C.提高输电电压有利于减小输电线中的电流D.增大发电机转子的直径有利于提高发电机的输出电压8.某发电厂原来用电压为U1的交流电输电,后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高后输电,输送的电功率保持不变.若输电线路的电阻为R,则下列说法中正确的是 A.由公式I=可知,提高电压后输电线上的电流降为原来的B.由公式I=可知,提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍C.由公式P=I2R可知,提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的D.由公式P=可知,提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2500倍9.某山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器,经降低变压器降压后再输送至村寨中各用户.设变压器都是理想的,那么随着村寨中接入电路的用电器消耗的总功率的增加,则 A.通过升压变压器初级线圈中的电流变大B.升压变压器次级线圈两端的电压变小C.高压输电线路上的电压损失变大D.降压变压器次级线圈两端的电压变小。