5.5《電能的輸送》導學案

1、課時5.5電能的輸送1.了解輸電導線電能損失的主要原因,知道減少電能損失的兩條途徑。2.理解采用高壓輸電的原因,會求解輸電導線上的功率損失等問題。3.認識高壓輸電的局限性。4.樹立安全用電、節(jié)約用電的社會意識。1.輸電線路上的電壓損失輸電導線有電阻,電流通過輸電導線時,會在線路上產(chǎn)生電勢降落,致使輸電線路末端的電壓U3比起始端電壓U2要低,這就是輸電線路上的電壓損失U=U2-U3。 2.輸電線上的功率損失任何輸電線都有電阻,存在功率損失。(1)設輸電電流為I,輸電線的電阻為R,則輸電線上的功率損失P=I2R。 (2)設輸送的電功率為P,輸電電壓為U,輸電線的總長度為L、橫截

2、面積為S、電阻率為,則輸電電流為I=PU,輸電線電阻R=。輸電線上的功率損失可表示為P=。 3.減少輸電線上功率損失的辦法從大的方面來說,減少輸電線上功率損失的辦法有兩個:(1)減小輸電線的電阻R。 (2)減小輸電電流I(或提高輸電的電壓)。 主題1:降低輸電損耗的兩個途徑(1)減小輸電線的電阻是減少輸電導線上的電功率損失的一個方面。你認為有哪些減小輸電線的電阻的辦法?并分析其可行性。(2)減小輸電線的電流是減少輸電導線上的電功率損失的一個方面。你認為如何才能減小輸電線的電流?并討論其可行性。主題2:做一做,說一說如圖所示的演示實驗,A、C與B、D之間是很長的電阻

3、絲。若把一個小燈泡接在非?？拷娫吹腁、B兩端,燈非常亮。問題:(1)若把這個小燈泡接到離電源很遠的C、D兩端,燈光卻很暗淡,這是為什么呢?(2)如果接入的電阻絲阻值一定,接一只燈時的亮度和同時并聯(lián)幾只燈的亮度是否相同?解釋其現(xiàn)象。主題3:從發(fā)電廠到用戶的輸電線路(1)我們日常生活都離不開電,可發(fā)電廠一般都建在火力資源或水力資源豐富的地區(qū),離用電單位較遠。那么,從發(fā)電廠到用戶,完整的輸電線路是什么樣的?請你畫一個體現(xiàn)輸電原理的電路圖,將我們要考慮的物理量盡量標在上面。(2)通過本節(jié)的預習,回答以下問題?！疤岣唠妷?降低電流”與歐姆定律矛盾嗎?為什么說輸電電壓并不是越高越好?電網(wǎng)供電的主要好處是

4、什么?1.遠距離輸電時,在輸送電功率不變的條件下()。A.只有增大導線的電阻,才能減小電流,提高輸電效率B.提高輸電電壓能減小電流,提高輸電效率C.提高輸電電壓勢必增大輸電導線上的能量損耗D.提高輸電電壓勢必增大輸電導線上的電流2.一發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至學校的輸電線的電阻為R?，F(xiàn)將發(fā)電機輸出的電壓直接輸送給學校,通過導線的電流為I,學校的輸入電壓為U2。下列四個計算輸電線的功率損耗的式子中,不正確的是()。A.U12RB.(U1-U2)2RC.I2RD.I(U1-U2)3.輸電導線的電阻為R,輸送電功率為P,現(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來輸電,則兩次輸電線上損失的功率之比為()

5、。A.U1U2B.U12U22C.U22U12D.U2U14.圖示為某遠距離輸電線路的示意圖,若發(fā)電機的輸出電壓不變,則下列敘述正確的是()。A.升壓變壓器原線圈中的電流與用戶的用電設備消耗的功率無關B.輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定C.當用戶用電器的總電阻減少時,輸電線上損失的功率會增大D.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓拓展一、關于輸電線功率損耗的計算1.在遠距離輸電時,輸送的電功率為P,輸送電壓為U,所用導線的電阻率為,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P'和P用的關系式正確的是()。A.P

6、9;=U2SLB.P'=P2LU2SC.P用=P-U2SLD.P用=P(1-PLU2S)拓展二、遠距離輸電的綜合分析2.一臺發(fā)電機輸出的電功率為100 kW,輸出電壓為250 V,現(xiàn)欲向遠處輸電。若輸電線的總電阻為8 ,要求輸電時輸電線上損失的電功率不超過輸送功率的5%,并向用戶輸送220 V電壓。(1)試畫出這次輸電線路的示意圖。(2)當輸電線上損失的功率為輸送功率的5%時,輸電所需升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比分別為多少?(3)當輸電線上損失的功率為輸送功率的5%時,用戶得到的電功率是多少?參考答案課時5.5電能的輸送知識體系梳理U2-U3I2RLSP2U2·

7、;LS減小輸電線的電阻R減小輸電電流I(或提高輸電的電壓)重點難點探究主題1:(1)根據(jù)電阻定律R=LS可知,減小輸電線的電阻的辦法有如下幾種。減小輸電線長度L。由于輸電距離往往是一定的,所以在實際應用中不大可能用減小L來減小R,但設計電站位置時可以考慮。減小電阻率。電阻率最小的金屬是銀,但價格昂貴。目前一般用電阻率較小的銅或鋁做導線材料。增大導線的橫截面積S。這樣做會多耗費金屬材料,增加成本,同時給輸電線的架設帶來很大困難,增加很大的成本。所以減小輸電線的電阻從而降低輸電損失的效果是非常有限的。另外,如果能實現(xiàn)超導輸電,那就能直接將這部分輸電損失幾乎降低到零,但目前尚不具備實現(xiàn)超導輸電的條件

8、。(2)根據(jù)功率的公式P=UI可得I=PU,減小輸電線的電流的辦法有如下幾種。減小輸送功率P。由于發(fā)電站的裝機容量一定,因此發(fā)電站向外輸送的電功率基本上是一定的,即在實際中不能以用戶少用或不用電來減少輸電線上的功率損失。提高輸電電壓U。在輸送功率一定、輸電線電阻R一定的條件下,輸電電壓提高,輸電線的電流就降低,輸電線上的功率損失也就降低,而且輸電電壓提高到原來的n倍,輸電線上的功率損失就變?yōu)樵瓉淼?n2,所以通過提高輸電電壓來減小輸電線上的功率損失的方法非常有效。主題2:(1)小燈泡接到離電源很遠的C、D兩端時,線路中的電阻大,電流小(或小燈泡兩端得到的電壓小),燈光就比較暗淡。(2)如果接入

9、的電阻絲阻值一定,并聯(lián)的燈越多(其實就是用電器越多),每只燈的燈光就越暗淡。因為并聯(lián)的燈越多,電路中的總電阻越小,干路中的電流越大,電阻絲上損失的電壓(其實就是輸電線路上損失的電壓)就越大,小燈泡上得到的電壓就越小,所以燈光就越暗淡。主題3:(1)輸電過程一般要從發(fā)電站開始,經(jīng)過升壓變壓器、高壓變電所、低壓變電所后,才能提供給工廠和一般用戶,輸電過程示意圖如圖所示,主要有:發(fā)電機、升壓變壓器、輸電導線、降壓變壓器、用電器。(2)不矛盾。歐姆定律是對純電阻耗能元件成立的定律,而“提高電壓,降低電流”是從輸送角度,由P=IU,且在P一定的條件下得出的結論,兩者沒有聯(lián)系。高壓輸電既能減少功率損失,也

10、能減少電壓損失,但在實際輸送電能時,還需綜合考慮各種因素(如安全性、經(jīng)濟性等),依照不同的情況選擇合適的輸電電壓。電網(wǎng)供電的好處:可以設計建設大容量的發(fā)電機組,降低一次能源的運輸成本,獲得最大的經(jīng)濟效益;可以減小斷電的風險,調劑不同地區(qū)電力供需的平衡,保障供電的質量;可以根據(jù)火電、水電、核電的特點,合理地調度電力,使電力供應更加可靠,質量更高。(說出一兩點就可)基礎智能檢測1.B2.A3.C4.C全新視角拓展1.BD【解析】輸電線電阻R=LS,輸電電流I=PU,故輸電線上損失的功率為P'=I2R=(PU)2·LS=P2LU2S,用戶得到的電功率為P用=P-P'=P(1

11、-PLU2S)。2.(1)如圖所示(2)11619011(3)95 kW【解析】(1)由于是大功率、遠距離輸電。為了減少輸電線路損失的電能,所以要采用高壓輸電。電能送到用戶以前,再用降壓變壓器向用戶輸送220 V電壓。畫出其輸電線路的示意圖如圖所示。(2)由于P1=P2故PR=5%×P1=5%×100 kW=5×103 W故通過輸電線的電流為:I2=PRR=5×1038 A=25 A變壓器B2的輸入功率為:P2'=P2-PR=(100×103-5×103) W=9.5×104 WI3=P2'U3=9.5×104220 A=475011