电能的输送+导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

.4电能的输送【学习目标】了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。【重点难点】电能输送中的电压损失和功率损耗的计算两组变压器的物理量的关系计算。【预习问题】一、降低输电损耗的两个途径1.输送电能的基本要求：（1）可靠：（2）保质：（3）经济：2.降低输电损耗的两个途径：要减少输电线路上的功率损失，由公式P损＝I2R线知，必须或减。（1）要减小电阻，从R＝ρeq\f(l,S)看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体。（2）从公式P＝UI来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输电电流就必须。【课堂学习过程】任务一：电能输送中的电压损失和功率损耗学生独立思考小组讨论展示工作原理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U损＝U－U′＝(I为输电电流，R为输电线的电阻)。2．功率损耗(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损耗，损耗的功率P损＝。(2)若输电线上损失的电压为U损，则功率损耗还可以表示为P损＝，P损＝U损I。3．减小电压损失和功率损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻在输电距离一定的情况下，为了减小输电线的电阻，应当使用电阻率的金属材料，还要尽可能导线的横截面积。(2)减小输电电流I由P＝UI可知，当输送功率一定时，输电电压可以减小电流。【例1】如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，则两次输电导线的横截面积之比为（）A．1∶2500 B．2500∶1C．1∶250 D．250∶1【针对训练1】交流发电机的输出电压为U，采用如图所示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数的比值为m，降压变压器原、副线圈匝数的比值为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U，下列说法正确的是（）A．m>1B．n<1C．输电线上损失的功率为D．输电线上损失的功率为任务二、电网供电学生独立思考小组讨论展示工作原理1．远距离输电的基本原理：在发电站内用压器，然后进行远距离输电，在用电区域通过变压器所需的电压。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，这就是电网。3．输电线路如图所示4．基本关系(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3。(2)电压关系：eq\f(U1,U2)＝，eq\f(U3,U4)＝，U2＝ΔU＋U3。(3)电流关系：eq\f(I2,I1)＝，eq\f(I4,I3)＝，I2＝I3＝I线。(4)输电电流：I线＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(U2－U3,R线)。(5)功率损失：P损＝I线ΔU＝Ieq\o\al(2,线)R线＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))2R线。(6)输电导线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3。【例2】如图所示，假设一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电。输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（）A．变压器原、副线圈电流分别为10A和20AB．变压器原、副线圈电压分别为和220VC．变压器和的变压比分别为1：50和40：1D．有盏灯泡（）正常发光【针对训练2】如图所示，某小型水电站发电机输出的电功率，发电机的输出电压为，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列升压变压器