人教版選修32 電能的輸送 第1課時(shí) 學(xué)案.docVIP

第五章 交變電流第五節(jié) 電能的輸送 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 了解遠(yuǎn)距離輸電的意義；2 理解遠(yuǎn)距離輸電中的輸電損耗及解決方案；3 理解遠(yuǎn)距離輸電的模型并能進(jìn)行計(jì)算。【重點(diǎn)、難點(diǎn)】重點(diǎn)：（l）理論分析如何減少輸電過程的電能損失；（2）遠(yuǎn)距離輸電的原理；難點(diǎn)：遠(yuǎn)距離輸電原理圖的理解預(yù)習(xí)案【自主學(xué)習(xí)】1遠(yuǎn)距離輸電的基本原理：在發(fā)電站內(nèi)用_變壓器_電壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過_變壓器_所需的電壓2輸電線上的功率損失p_，降低輸電損耗的兩個(gè)途徑為：_，_.3現(xiàn)代的直流輸電，只有_這個(gè)環(huán)節(jié)使用高壓直流，_、_及_仍然是交變電流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交變電流經(jīng)變壓器升壓后，由換流設(shè)備將_變?yōu)開，高壓的直流經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后，再由換流設(shè)備將_換為_，然后，配電所的變壓器再將高壓交變電流_成適合用戶的電壓、電流，送達(dá)用戶【學(xué)始于疑】為什么遠(yuǎn)距離輸電要用高壓輸電？（1） 發(fā)電站一般建設(shè)在什么地方？（2） 輸電過程中主要考慮什么問題？（3） 如何減少電能的損失和保證輸電質(zhì)量？探究案【合作探究一】問題1： （1）如何計(jì)算輸電電流？（2）如何計(jì)算電能功率損失？（3）如何計(jì)算電壓損失？問題2： 目前全國電力緊缺，初步統(tǒng)計(jì)有24個(gè)省地區(qū)已經(jīng)拉電、限電，浙江是全國缺電之最，每年（去年）供給海寧的總電量為204841.81萬千瓦時(shí)，缺電量15%，短期內(nèi)不可能改變。你能根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)，從研究者的角度對(duì)電能的節(jié)約輸送給幾點(diǎn)更好的建議？導(dǎo)航：1、從學(xué)過的電阻定律角度分析r =l/s你有什么好的建議呢？ 2、減小電流的角度考慮。你有什好的建議呢？歸納總結(jié)1任何輸電線都有_，當(dāng)電路中有電流通過時(shí)，存在功率損失和電壓損失。（1）設(shè)輸電電流i，輸電線電阻為r，則輸電線上的電壓損失為： u損_；（2）輸電線的總電阻為r，則輸電電流為i，輸電線上的功率損失可表示為： p損_。2減少輸電線上電壓損失和功率損失的方法（1）減小輸電線的電阻r：具體方法_ _ _ _ 通過較少電阻來減少線損效果有限。（2）如何減小輸電電流i:減少輸電功率（毫無實(shí)際意義）；在輸送功率一定的前提下， 。 輸電電流 電壓損失 功率損失 結(jié)論：采用_是減小輸電線上功率損失最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施?！竞献魈骄慷吭O(shè)計(jì)一個(gè)遠(yuǎn)距離輸電線路的方案問題1：請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)，實(shí)用的遠(yuǎn)距離輸電方案？問題2：請(qǐng)你指明各部分電壓、電流、電功率之間關(guān)系歸納總結(jié)：u1 ：u2= ； u3 ：u4= ；i1 ：i2= ； i3 ：i4= ；u2= + ； i2= ；p= + ；【課堂小結(jié)/本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】1、輸送電能的基本要求：2、如何減少輸電線上功率損失：3、電網(wǎng)供電的優(yōu)越性【思考】1、閱讀教材，通過北美大停電相關(guān)資料，在電能輸送可靠性方面你能得到什么啟示？2、對(duì)保證輸電穩(wěn)定性上你有什么好建議呢？【當(dāng)堂檢測】1發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為u1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為r，通過導(dǎo)線的電流為i，學(xué)校輸入電壓為u2，下列計(jì)算輸電線損耗的式子中，不正確的是()a bci2r di(u1u2)2(雙選)某發(fā)電站采用高壓輸電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.則下列說法正確的是()a輸電線上的電流ib輸電線上的電流ic輸電線上損失的功率p()2rd輸電線上損失的功率p3一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4 000 kw，電壓為4 000 v，經(jīng)變壓器t1升壓后向遠(yuǎn)方輸電輸電線路總電阻r1 k.到目的地經(jīng)變壓器t2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220 v,60 w)若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器t1和t2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則下列說法錯(cuò)誤的是()at1原、副線圈電流分別為103 a和20 abt2原、副線圈電壓分別為1.8105 v和220 vct1和t2的變壓比分別為150和401d有6104盞燈泡(220 v,60 w)正常發(fā)光4(雙選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖2所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200 v，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)要使額定電壓為220 v的用電器正常工作，則()圖2a.b.c升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓d升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率5發(fā)電機(jī)的端電壓220 v，輸出電功率44 kw，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2 ，如果用初、次級(jí)匝數(shù)之比為110的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級(jí)匝數(shù)比為101的降壓變壓器降壓供給用戶；則(1)畫出全過程的線路示意圖；(2)求用戶得到的電壓和功率；(3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率6(雙選)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為p，輸電電壓為u，所用導(dǎo)線電阻率為，橫截面積為s，總長度為l，輸電線損失的電功率為p，用戶得到的電功率為p用，則下列關(guān)系式正確的是()apbpcp用pdp用p(1)【課后鞏固】1遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電我國正在研究用比1 000 kv高得多的電壓進(jìn)行輸電采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是()a可節(jié)省輸電線的材料b可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率c可減小輸電線上的能量損失d可加快輸電的速度2輸電線路的電阻為r，發(fā)電站輸出功率為p，輸電電壓為u，則用戶得到的功率為()ap bp()2rcp d()2r3中國已投產(chǎn)運(yùn)行的1 000 kv特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程假設(shè)甲、乙兩地原采用500 kv的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為p.在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1 000 kv特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)ap/4 bp/2 c2p d4p4某電站不經(jīng)變壓器直接向用戶輸送電能，若輸電功率為p，輸電電壓為u，輸電線總電阻為r，用戶得到的電壓為u，則下列說法中正確的是()a輸電線上損失電壓為rb輸電線上損失電功率為(uu)2/rc用戶得到的功率為u2/rd用戶得到的功率為p5某發(fā)電廠原來用11 kv的交變電壓輸電，后來改用升壓變壓器將電壓升到220 kv輸電，輸送的電功率都是p.若輸電線路的電阻為r，則下列說法中正確的是()a根據(jù)公式i，提高電壓后輸電線上的電流降為原來的b根據(jù)公式i，提高電壓后輸電線上的電流增為原來的20倍c根據(jù)公式p損i2rr，提高電壓后輸電線上的功率損失減為原來的d根據(jù)公式p損，提高電壓后輸電線上的功率損失增大為原來的400倍6在如圖1所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有()圖1a升壓變壓器的輸出電壓增大b降壓變壓器的輸出電壓增大c輸電線上損耗的功率增大d輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大7發(fā)電廠發(fā)電機(jī)直接向?qū)W校供電，發(fā)電機(jī)輸出電壓為u1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線總電阻為r，導(dǎo)線的電流為i，學(xué)校得到的電壓為u2，則下列關(guān)于輸電線損失的功率的式子中錯(cuò)誤的是()a. b. ci2r di(u1u2)8某用電器距離供電電源為l，線路上的電流為i，若要求線路上的電壓降不超過u，已知輸電導(dǎo)線的電阻率為，那么，該輸電導(dǎo)線的橫截面積最小值是()a. b. c. d.9某農(nóng)村水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后用輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處村寨附近的降壓變壓器經(jīng)變壓器降壓后，再用線路接到各用戶，設(shè)兩變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，白熾燈不夠亮，但用電總功率增加，這時(shí)()升壓變壓器的副線圈的電壓變大高壓輸電線路的電壓損失變大降壓變壓器的副線圈上的電壓變大降壓變壓器到各用戶的輸電線上的電壓損失變大a b c d10隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求也日益擴(kuò)大，節(jié)能變得越來越重要某發(fā)電廠采用升壓變壓器向某一特定用戶供電，用戶通過降壓變壓器用電，若發(fā)電廠輸出電壓為u1，輸電導(dǎo)線總電阻為r，在某一時(shí)段用戶需求的電功率為p0，用戶的用電器正常工作的電壓為u2.在滿足用戶正常用電的情況下，下列說法正確的是()a輸電線上損耗的功率為b輸電線上損耗的功率為c若要減少輸電線上損耗的功率可以采用更高的電壓輸電d采用更高的電壓輸電會(huì)降低輸電的效率11.用相同材料制成的導(dǎo)線向同一處用戶輸送10 kw的電功率，在輸電電壓u1110 v和u2220 v兩種情況下，要求輸電線中損失的電功率相同，則兩種情況下導(dǎo)線截面積之比為_12我國西部特別是云、貴、川有大量的水力資源，西電東送是西部大開發(fā)的重要項(xiàng)目之一據(jù)報(bào)道，云南大朝山在2005年已建成100萬千瓦的水力發(fā)電站設(shè)電站輸電電壓為25萬伏，則輸電線上的電流是_ a如輸電線總電阻為40 ，則電流通過輸電線時(shí)，在輸電線上發(fā)熱消耗的功率為_ kw.如將輸電電壓升高到100萬伏，則輸電線上發(fā)熱消耗的功率為_ kw.根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出你認(rèn)為合理的輸電方法是_13有一個(gè)發(fā)電站，輸送功率為p500 kw，當(dāng)使用u5 kv的電壓輸電時(shí)，測得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4 800度求：(1)這時(shí)的輸電效率和輸電線的總電阻r；(2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？【答案】 自主學(xué)習(xí)：1升壓升高降壓降到2i2r減小輸電導(dǎo)線的電阻減小輸電導(dǎo)線中的電流3輸電發(fā)電用電升、降電壓交變電流直流直流交變電流降壓當(dāng)堂檢測:1a輸電線的損耗p損i2r線iu線其中u線u1u2，故b、c、d正確，a不正確點(diǎn)評(píng)計(jì)算功率損失常用公式p損ir線和p損，特別在利用p損時(shí)要注意u線是r線上的電壓2bc輸電線上的電流i線故a錯(cuò)誤，b正確；輸電線上的功率損失pir()2r，故c正確，d錯(cuò)誤點(diǎn)評(píng)由功率損失p()2r線知：當(dāng)輸送功率p輸一定時(shí)減少輸電線上功率損失的方法為提高輸電電壓或減小輸電導(dǎo)線的電阻3c輸電線上消耗的功率p線ir400 kw，則i220 a，又p1u1i1，則i1103 a，故a正確；t1的變壓比，又pu1i1u2i2，得u22105 v，輸電線上損失電壓u線i2r2104 v，則t2原線圈的輸入電壓u3u2u線1.8105 v，又燈泡正常發(fā)光，t2的副線圈的電壓為220 v，b正確；t2的變壓比，c錯(cuò)誤；根據(jù)u3i260n，解得n6104，d正確點(diǎn)評(píng)遠(yuǎn)距離輸電線路圖如下各物理量有下列關(guān)系(1)電壓關(guān)系：u發(fā)u1，u2u3u損，u4u用；(2)電流關(guān)系：n1i1n2i2，i2i線i3，n3i3n4i4；(3)功率關(guān)系：p發(fā)p1p2，p2p3p損，p3p4p用，p損i2r線， p損2r線，p損iu損4ad由于輸電線上的功率損耗，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率p出p損p入，故d正確.，因?yàn)閡1200 vu3u2u線，故，選項(xiàng)a正確點(diǎn)評(píng)在理解電壓關(guān)系時(shí)，可把輸電線路理解為三個(gè)閉合回路如下圖所示第一個(gè)回路發(fā)電機(jī)是電源，升壓變壓器的原線圈是用電器，若輸電線電阻忽略則有u發(fā)u1；第二個(gè)回路升壓變壓器副線圈是電源，降壓變壓器的原線圈為用電器，則有u2u線u3；第三個(gè)回路降壓變壓器副線圈為電源，用戶為用電器，若輸電線電阻忽略則有u4u用5(1)見解析(2)219.6 v4.392104 w(3)180 v3.6104 w解析(1)示意圖如下圖所示(2)升壓變壓器次級(jí)的輸出電壓u2u1220 v2 200 v據(jù)升壓變壓器輸出電功率等于輸入電功率知，升壓變壓器次級(jí)輸出電流i2 a20 a輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為uri2r200.2 v4 vprir2020.2 w80 w加到降壓變壓器初級(jí)上的輸入電流和電壓為i3i220 au3u2ur2 200 v4 v2 196 v降壓變壓器次級(jí)的輸出電壓和電流為u4u32 196 v219.6 vi4i31020 a200 a用戶得到的功率為p4i4u4200219.6 w4.392104 w(3)若不采用高壓輸電，用220 v低壓直接供電時(shí)，電路如下圖所示，則輸電電流i a200 a，輸電線路上的電壓損失urir2000.2 v40 v所以用戶得到的電壓為u4u1ur220 v40 v180 v用戶得到的功率為p4iu4200180 w3.6104 w方法總結(jié)(1)求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是熟悉輸電線路圖，并畫出示意圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上(2)分別在“三個(gè)回路”以及“兩個(gè)變壓器”上找各物理量的關(guān)系，特