2019第五章学案6精品教育.doc

1、第4页学案6电能的输送学习目标定位1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关 2理解减小电能损失的两个途 径以及高压输电的原理.3知道远距离输电的典型电路， 并能利用变压器和电路的规律解决实 际问题.R与它的长度I成正比，与它的横R=百1 电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻截面积S成反比，导体电阻与构成它的材料有关，即2.电功率P= UI，热功率 p= jl2r.3理想变压器原、副线圈的三个关系:P原=P副Ui niU2 n2,I1= Q2I2 ni、降低输电损耗的两个途径1输电线上的功率损失2P= 1_!, I为输电电流，r为输电线的电阻.2降低输电损耗的两个途径(1) 减小输电线

2、的电阻:在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截 减小输电线中的电流：为减小输电损耗，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要 提高输电电压.二、电网供电1远距离输电基本原理在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电， 在用电区通过降压变压器降到所需的电压.2.电网通过网状的输电线、 变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络.3.电网输电的优点(1) 降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益.减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量. 合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高一、降低输电损

3、耗的两个途径问题设计如图1所示，假定输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是 r，在图中把导线电阻集中画为r，输送功率为 P,发电厂输出的电压为 U.那么：图1远距离大功率输电面临的困难是什么？(2) 输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径 是什么？ 为什么远距离输电必须用高压呢?答案(1)在输电线上有功率损失.(2) 由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了 这 是输电线上功率损失的主要原因.功率损失表达式：AP = I2r，所以降低输电损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r;减小输电电流I.(3) 因为发电厂的输出功率 P

4、是一定的，由P = UI得，要减小输电电流I,必须提高输出电压U.要点提炼输电线上的电压损失和功率损失 (设输电线上电阻为 R,电流为I)1 .电压损失输电线始端电压 U与输电线末端电压 U 的差值.AU = U U = IR.2 功率损失(1) 远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率AP= |2R.(2) 若输电线上损失的电压为AU，则功率损失还可以表示为AP=aU , AP=AU.3.减小电压、功率损失的方法(1) 减小输电线的电阻由R=电可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻.(2)减小输电电流I由P= UI可知，当输送功率一定时,

5、升高电压可以减小电流.延伸思考为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗?答案 用电高峰期到用户家中的输电线电流I较大，输电线上损失的电压AU = Ir较大，用户得到的电压U AU变低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗.二、远距离输电电路中的各种关系问题设计某发电站向远处送电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路.(1) 结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、ni、七、他、n4线圈的电阻均忽略不计).(2) 每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系?答案 (1)第一个回路：Pi = U1I1第二个回路：U2=AU + U3,

6、P2= AP+ P3= I线 R+ P3第三个回路：P4= U4I4(2)若两个变压器为理想变压器，则有:5 01匕空P P ； U3-也3-企P PU2 n2I2n1U4 n4I4 n3 要点提炼远距离输电问题的分析3所示，并将已知量和待求量1解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图 写在电路图的相应位置.图32. 分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下 一个回路的电源.3综合运用下面三方面的知识求解(1) 能量守恒：P U1I1 U2| 2 P 用户 + AP2P DRP 用户U3l3 U4I4.电路知识：U2 ! + U3U i2rU1 I

7、2 n1(3) 变压器知识：山匚-U3 l4 n3U4 l3 n4.其中P I2R, u I2R往往是解题的切入点.一、输电线上功率损失的计算【例1 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦.(1) 若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2) 某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占 输出功率的几分之几？8解析由 P= UI 得 1= U = 5110)5 W = 2 500 A输电线上损失的功率 AP= I2 2r = 2 50021 2X 10 W =

8、1.25X 108 W损失功率与输出功率之比为AP 1.25 X 1081=8 =P 5X 104(3)将电压升高至50万伏时，I5X 108 W55X 10 V=1 000 A输电线上损失的功率AP = I 2 2r = 1 0002X 2 X 10 W = 2X 107 w损失功率与输出功率之比为AP2X 107 1 8 P5X 10 25答案 (1)2 500 A (2)1.25 X 108 W 半1(3) 1 000 A 2 X 107 W 25二、远距离输电问题【例2发电机的输出电压为 220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为 0.2 Q，如果用原、副线圈匝数之比为1 :

9、10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、畐U线圈匝数比为10： 1的降压变压器降压供给用户，则：(1) 画出全过程的线路示意图；(2) 求用户得到的电压和功率；(3) 若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率.解析(1)示意图如图所示(2)升压变压器的输出电压U2 n2U1 X 220 V 2 200 V E1根据升压变压器输出功率等于输入功率知，升压变压器输出电流为344X 102 200A 20 A输电线路上的电压损失和功率损失分别为Ur I2R 20 X 0.2 V 4 VPr |2r 202X 0.2 W 80 W降压变压器上的输入电流和输入电压分别为13= 12= 2

10、0 AU3= U2 Ur= 2 200 V 4 V = 2 196 V降压变压器上的输出电压和输出电流分别为U4= nU3 = X 2 196 V = 219.6 V4 ns 310n3I4= 3I3= 10X 20 A = 200 A n4用户得到的功率为P4= I4U4= 200X 219.6 W= 4.392 X 104 W一一一P 44 X 103（3）若不采用高压输电，用220 V低压直接供电时，电路如图所示，则输电电流1= =220A = 200 A，输电线路上的电压损失Ur = IR = 200X 0.2 V = 40 V所以用户得到的电压为U4 = U1 UR = 220 V

11、40 V = 180 V用户得到的功率为 P4 = IU4 = 200 X 180 W = 3.6X 104 w答案 （1）见解析图（2）219.6 V 4.392 X 104 W4（3）180 V 3.6 X 10 W1. （输电线上功率损失的计算）中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最 高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为（）A.p B.| C. 2P D. 4P答案 A解析 在超高压输电中

12、，设输送电功率为P ，输电电压为U，输电线电阻为 R,则输电线上损耗的电功率为R,当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的4,故选A.2. （输电线上功率损失的计算）在远距离输电时，输送的电功率为P,输送电压为U ,所用导第5页线的电阻率为 p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，贝U P 、P用的关系式正确的是（)A. Pu2sP，P2pL=pL B.=匚SC. P用u2s=P- pLD.P用=PpLP(1 - U)答案BD解析输电线电阻R=LpS，P输电电流i=u， 故输电线上损失的电功率为:22 P 2 L P pLIR=(P)ps=

13、 S用户得到的功率为：p 用=p - p，= p（i - Up）.故选B、D.3. （远距离输电问题）在如图4所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（）图4A 升压变压器的输出电压增大B 降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D .输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案 CD解析 发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A错误;随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大， 输电线上损失的电压（42= IR）增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器

14、的输出电压减小，选项B错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率（AP= |2R）增大，选项C正确；输电线上损耗的电功率 AP = |2R=2R,输电线上损耗的功率占总功率的比例如=一号P输，选项DU输丿P输 u输正确.题组一减小输电损失的途径1.中央电视台焦点访谈多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化. 近来，农村进行电网改造， 为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有（）A .提高输送功率B .增大输送电流C.提高输电电压D 减小输电导线的横截面积答案 C解析 电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径：

15、一、减小输电导线中的电流，即可提高输电电压；二、减小输电线的电阻，即增大导线的横截面积，故C正确.2如图1所示为远距离高压输电的示意图关于远距离输电，下列表述正确的是（）图1A 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D 高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好答案 ABD解析 依据输电原理，电路中的功率损耗 AP= I2R线，而R线=p/l,增大输电导线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电过程中的电能损失，选项A正确；由P输=UI知，在输送功率 P

16、输一定的情况下，输送电压 U越大，则输电电流I越小，则电路中的功率损耗越小，选项 B正确；若输电电压一定，输送功率P输越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，选项 C错误；因为输电电压越高，对于安全和技术的要求也越高，因此并不是输电电压越高越好，高压输电必须综合考虑各种因素，选项D正确所以该题正确选项为A、B、D.题组二输电线上功率损失的计算3. 输电线路的总电阻为 R,发电站输出功率为 P,输电电压为U，则用户得到的功率为（）A. PP 2B. P - (J) RC. P- RP 2D. (p) R答案 B解析 用户得到功率P得=P |2R= P- （P）2 R，所以B正确.4. 发电厂

17、发电机的输出电压为Ui，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R,通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为 U2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是（）U1fUi U2 A巨B AB.Rc. i2rD. I(Ui U2)答案 BCD解析输电线上功率损耗AP= I2R= AU =5.输电导线的总电阻为U，而 AU = Ui U2,故 B、C、D 正确.R,输送电功率为P.现分别用Ui和U2两种电压来输电，则两次输第9页电线上损失的功率之比为()A. Ui: U2B. U2 : U22 2C. U2: UiD. U2 : Ui答案 C2解析 由p = UI得输电线中的电流i = P.输电线上损失的功

18、率 P损=i2r=（P）2r= 器，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比.所以两次输电线上损失的功率之比 p损i: p损2= u2 : u2,选项c正确.6某发电厂原来用ii kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220 kV输电,输送的电功率都是 P.若输电线路的电阻为R,则下列说法中正确的是 （）Pia .根据公式i=u，提高电压后输电线上的电流降为原来的20B .根据公式I =辛，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍Ri4002P2C.根据公式P损=I R=子R,提高电压后输电线上的功率损失减为原来的D .根据公式P损=R，提高电压后输电线

19、上的功率损失增大为原来的400倍答案 AC解析 输电线上电流为1 =三，也可以用1 = 来表示，其中 AU为输电线上电阻 R两端的UR2 P2电压，而不是输送电压，故 A正确，B错误；输电线上的功率损失为P损=I2R=UR, C正U2确；如果用P损=U，则U应为R两端的电压 AU，故D错误.R题组三 远距离输电问题7某小型水电站的电能输送示意图如图2所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n5降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、门4（变 压器均为理想变压器）要使额定电压为 220 V的用电器正常工作，则（）图2A.n2 n3 一 ni n4n2 n3

20、C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案 AD解析 由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项D正确.岸=乎,严=乎，因为Ui= 200 VU3= U2 - U线，故乎严，选Ui ni U4 n4ni n4项A正确.&某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器.经变压器降压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器， 那么在用电高峰期， 白炽灯不够亮，但用电总 功率增加，这时（）升压变压器的副线圈的电压变

21、大高压输电线路的电压损失变大降压变压器的副线圈上的电压变大降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大A . B.C. D.答案 D解析 用电高峰期，用户端总电阻由于并联白炽灯增多而减小，从而电流增大，又由U损=Ir可知，输电导线上的电压损失变大，升压变压器副线圈的电压不变，降压变压器原、副线圈上的电压变小，而降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大.故正确答案为D.9. 一台发电机最大输出功率为4 000 kW,电压为4 000 V ,经变压器Ti升压后向远方输电，输电线路总电阻 R= i kQ,到目的地经变压器 T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220 V、60 W）.若在输电线路上消耗

22、的功率为发电机输出功率的10%，变压器Ti和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（）A . Ti原、副线圈电流分别为 i03 A和20 AB . T2原、副线圈电压分别为 i.8 X i05 V和220 V第9页C. Ti和T2的变压比分别为1 : 50和40 : 1 D .有6X 104盏灯泡(220 V、60W)正常发光答案ABD解析根据题意画出输电线路示意图如图所示.对升压变压器有 Pi = U1I1，可知Ii= 103 A，由输电线上消耗的功率AP = I2R线=400 kW可知，输电线上电流为 12= 20 A , A项正确；T1的变压比为 山：门2=丨2：丨1= 1 :

23、50;根据P = U2I2得U2= 2 X 105 V，输电线上电压 U线=I2R线=20 000 V,则变压器 T2的输入电压为 U3 =U2-U线=1.8X 105 V，又灯泡正常发光，可知 T2的输出电压 U4为220 V , B项正确；T? 的变压比为n3 : n4= U3 : U4= 1.8 X 105 : 220, C项错误；降压变压器的输入功率等于输出功率U3I3 = 60 Wn,解得n = 6X 104, D项正确.10.某发电站通过燃烧煤来发电. 发电站通过升压变压器、 输电线和降压变压器把电能输送 给生产和照明用户，发电机输出功率是120 kW，输出电压是240 V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1 : 25,输电线的总电阻为 10 Q,用户需要的电压为 220 V .则：(1) 输电线上损失的电功率为多少？降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？290答案 (1)4 000 W (2)計解析(1)根据理想变压器的变压规律 士=得输电电压U2 =n2U1 = 25X 240 V = 6