2015-2016學年高中物理5.5電能的輸送問題探究式同課異構課件新人教版選修3-2

第五章交變電流學案5電能的輸送

我們的生活離不開電能思考：什么地方在生產電能呢？三峽水電站建成后，發(fā)電機組總功率為1820萬千瓦，年發(fā)電量為846.8億千瓦時，將緩解我市的用電緊張問題。三峽水電站向我市供電，怎樣將電能輸送過來呢？用輸電導線將發(fā)電機和用電器連接起來一、提出問題發(fā)電機我市用戶輸電導線若教室所有用電器額定總功率為4.4kw，從三峽到我校的輸電線上的總電阻為10Ω，發(fā)電機功率也為4.4kw，用220v的電壓輸送，我教室用電器能正常工作嗎？二、創(chuàng)設情境P用=？U用=？△U發(fā)電機用戶P輸U輸

RI觀看視頻并思考：為什么要進行農網(wǎng)改造呢？三、發(fā)現(xiàn)問題用戶得到的電功率要遠小于輸送時的電功率，造成了電資源的浪費，輸送端用戶用電器不能正常工作。輸電線上有電阻四、分析問題1、電能主要在哪里損失？2、損失的電能如何來定量的表示？Q=I2RT△U發(fā)電機用戶P輸U輸

RI=△U2/RT=△U·I·T熱能消耗焦耳定律遠距離輸送交流電都采用高壓輸電．我國正在研究用比330kV高得多的電壓進行輸電．采用高壓輸電的優(yōu)點是(

)A．可節(jié)省輸電線的材料B．可根據(jù)需要調節(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1

把功率為22KW的電能用總電阻為2Ω的導線輸送到遠方的用戶，用220V的電壓輸電，導線損失的功率為多少？若改用22KV的電壓輸電，導線損失的功率又為多少？22KV輸電，損失的功率為220V輸電，損失的功率為

減小輸送電流的方法可以通過提高輸電電壓來實現(xiàn)。總結：2五、探究問題的解決方案目的：減少遠距離輸電過程中輸電導線上的電能的損失？根據(jù)Q=I2RT，我們要減少Q。方案一：減少時間T方案二：減少電阻R方案三：減少輸電電流I：

減少導線電阻，由電阻定律：（1）減小輸電線的長度L可行嗎？減小輸電線的長度L不可行，因為要保證輸電距離。（2）減小材料的電阻率ρ。目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線。用電阻率更小的銀可以嗎？成本太高（3）增加輸電線的橫截面積又如何呢？增加導線的橫截面積，可適當增大橫截面積。太粗不可能，既不經濟又架設困難。如果電流減少了P損=I2R線，功率損失大大減少

U損=IR線，電壓損失大大減少方案三：此方案能大大減少輸電線上的電壓和電功率的損失，又不造成材料的浪費和架線的困難六、方案的實施1．發(fā)電機輸出功率P一定，如何減少輸電線上的電流？發(fā)電機輸出功率P一定，要減少電流，根據(jù)I=P/U，就要提高輸電電壓，采用高壓輸電2．如何獲得高壓來輸電呢？3.輸送到用戶處時，如何使用電器正常工作呢？4.請設計遠距離輸電的整體流程圖？用升壓變壓器n1n2p1p2P2=P1用降壓變壓器n3n4p3p4用戶遠距離輸電流程簡圖：P1P2P3P4I1I2I3I4請同學們試著分析：（1）各個功率之間的關系（2）各個電壓之間的關系（3）各個電流之間的關系是不是輸電電壓越高越好？

電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠近、技術和經濟要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。

電網(wǎng)供電低壓輸電線路：

輸電電壓220V------輸電功率100kW以下，距離為幾百米以內。高壓輸電線路：

輸電電壓35kV或110kV------輸電功率100kW以下，距離為幾十千米到上百千米。超高壓輸電線路：

輸電電壓220kV以上------輸電功率10萬kW以上，距離為幾百千米。電網(wǎng)供電輸電過程示意圖電網(wǎng)供電

采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點：可以在能源產地使用大容量發(fā)電機組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經濟效益。同時，電網(wǎng)可以減少斷電的風險，調劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質量。電網(wǎng)供電在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，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(

)A．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升壓變壓器原線圈電壓不變，變壓比不變，故副線圈電壓不變，A錯誤；I＝P/U，U損＝IR線，U3＝U2－U損，因P變大，I變大，所以U損變大，所以降壓變壓器初級電壓U3變小，B錯誤；P損＝(P/U)2R線，因P變大，所以P損變大，C正確；3某小型實驗水電站輸出功率是20kW，輸電線路總電阻是6Ω.(1)若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率．(2)若改用5000V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓．(1)輸電線上的電流為I＝P/U＝52.63A輸電線路損耗的功率為P線＝I2R≈16.62kW(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流變?yōu)镮′＝P/U′＝4A用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U1＝U－I′R＝4976V根據(jù)U1/U2＝n1/n2用戶得到的電壓為U2＝n2U1/n1＝226.18V41．遠距離輸送交流電都采用高壓輸電．我國正在研究用比330kV高得多的電壓進行輸電．采用高壓輸電的優(yōu)點是(

)A．可節(jié)省輸電線的材料B．可根據(jù)需要調節(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3．2014年2月初低溫雨雪冰凍造成我國東部部分地區(qū)停電，為消除高壓輸電線上的凌冰，有人設計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應除冰．若在正常供電時，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為ΔP；除冰時，輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?ΔP，則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)(

)A．輸電電流為3I

B．輸電電流為9IC．輸電電壓為3U D．輸電電壓為U/3高壓線上的熱耗功率ΔP＝I2R線……①若熱耗功率變?yōu)?ΔP，則9ΔP＝I′2R線……②由①②兩式得I′＝3I，A對；輸送功率不變，即P＝UI＝U′I′，得U′＝U/3，所以D對4.發(fā)電機的端電壓為220V，輸出功率44kW，輸電導線的電阻為0.2Ω，如果用初、次級線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經輸電線后，再用初、次級線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶．(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)若不經過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率．(1)示意圖如圖所示

4.發(fā)電機的端電壓為220V，輸出功率44kW，輸電導線的電阻為0.2Ω，如果用初、次級線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經輸電線后，再用初、次級線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶．(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)若不經過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率．(3)則輸電電流I＝P/U1＝200A.輸電線路上的電壓損失ΔU′＝I′R線＝40V.所以用戶得到的電壓U′2＝U1－ΔU′＝180V用戶得到的功率為P＝U′2I＝3.6×104W.處理遠距離輸電的基本思路

1、畫遠距離輸電原理圖14223UUU