高中物理第2章第7節(jié)電能的輸送學(xué)案

1、百度文庫(kù)-好好學(xué)習(xí),天天向上學(xué)案7電能的輸送目標(biāo)定位1.運(yùn)解輸電線上電能的損失與哪些因素有關(guān)2理解減小電能損失的兩個(gè)途徑和高壓輸電的原理.3.知道遠(yuǎn)距離輸電的典型電跖，并能利用變壓器和電跖的規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題.知識(shí),探究基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)至點(diǎn)互動(dòng)探究一、電能輸送中的電壓損失和電能損耗問(wèn)題設(shè)計(jì)如圖1所示，假定輸電線跖中的電流是人兩條導(dǎo)線的總電阻是，在圖中把導(dǎo)線電阻集中國(guó)為，輸送功率為P,發(fā)電廠輸出的電壓為匕：那么：1FIPm£|p圖1(1)遠(yuǎn)距離大功率輸電面臨的困難是什么？(2)輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的衣達(dá)式是什么？降低輸電損耗的兩個(gè)途徑是什么？(3)為何遠(yuǎn)距離輸電必需用高壓呢

2、？答案(1)在輸電線上有功率損失.(2)由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過(guò)輸電線時(shí)，有部份電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了,這是輸電線上功率損失的主要原因.功率損耗表達(dá)式：尸也=,工所以降低輸電損耗的兩個(gè)途徑為：減小輸電線的電阻r：減小輸電電流I.(3)因?yàn)榘l(fā)電廠的輸出功率尸是必然的,由火知，要減小輸電電流I,必需提高輸出電壓要點(diǎn)提煉輸電線上的電壓損失和功率損耗(設(shè)輸電線上電阻為，電流為2)1 .電壓損失輸電線始端電壓與輸電線結(jié)尾電壓ZT的差值.Un=U-lT=Ir.2 .功率損耗(1)遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸電線有電阻，電流的熱效應(yīng)引發(fā)功率損耗，損耗的功率戶律=,工若輸電線上損失的電壓為4,則功率損耗還可以表示

3、為A=gPH.3 .減小電壓損失和功率損耗的方式(1)減小輸電線的電阻由萬(wàn)可知，距離/按時(shí)，利用電阻率小的材料，增大導(dǎo)體橫截面積可減小電阻.減小輸電電流，由產(chǎn)=也可知，當(dāng)輸送功率按時(shí)，升高電壓可以減小電流.二、遠(yuǎn)距離輸電電路中的各類關(guān)系問(wèn)題設(shè)計(jì)某發(fā)電站向遠(yuǎn)處送電的示用意如圖2所示，其中各部份的物理量已在圖上標(biāo)注，在這個(gè)電路中包括三個(gè)回路.圖2(1)結(jié)合閉合電路的知識(shí)，別離分析三個(gè)回路中各物理量之間的關(guān)系(發(fā)電機(jī)內(nèi)阻，3、生、2、線圈的電阻均忽略不計(jì)).(2)每個(gè)變壓器中的電流、電壓、功率有什么關(guān)系？答案(1)第個(gè)回路：P：=UJ第二個(gè)回路：乙=，+乙,月=尸性+八=及斤+R第三個(gè)回路：R=UU

4、若兩個(gè)變壓器為理想變壓器，則有：77=.7=-A=2；根=上、7=->£=凡tint1：n,UinLTh要點(diǎn)提煉遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析1 .遠(yuǎn)距離輸電大體原理在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓,然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)通過(guò)降壓變壓器降到所需的電壓.2 .解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先畫出輸電的電路圖，參考圖2,并將已知量和待求量寫在電路圖的相應(yīng)位置.3 .分析三個(gè)回路，在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈是回路的負(fù)載，而相應(yīng)的副線圈是下個(gè)回路的電源.4 .綜合運(yùn)用下面三方面的知識(shí)求解(1)能量守恒：戶="八=區(qū)區(qū)=P用戶+P型-1百度文庫(kù)好好學(xué)習(xí),天天向上P夬=Pw=UJq=UL(2

5、)電路知識(shí)：區(qū)="+4=1次變壓器知識(shí)：7：=UhThIi廟及=工=£其中尸司=云兄3%=工斤往往是解題的切入點(diǎn).義典例精析-、輸電線上功率損耗的計(jì)算【例1】超導(dǎo)材料電阻降為零的溫度稱為臨界溫度.1987年我國(guó)科學(xué)家制成門臨界溫度為90K的高溫超導(dǎo)材料，利用超導(dǎo)材料零電阻的性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗輸電.現(xiàn)有直流電路，輸電線的總電阻為。，它提供給用電器的電功率為40kW,電壓為800V.若是用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜替代原來(lái)的輸電線，維持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為()A.1kWB.X10skWC.kWD.10kW解析輸電線中電流/=£輸電線上損失功率P=

6、/斤汽=二=1kW.答案A【例2三峽電站某機(jī)組輸出的電功率為50萬(wàn)千瓦.若輸出的電壓為20萬(wàn)伏，則輸電線上的電流為多少？(2)某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐，則輸電線上損失的功率為多少？它占輸出功率的比例是多少？(3)若將電壓升高至50萬(wàn)伏，輸電線上的電流為多少？輸電線上損失的功率又為多少？它占輸出功率的比例是多少？解析由P=UL得/=方線耨=2500A(2)輸電線上損失的功率尸例=72r=2500:X2X10W=X102W損失功率與輸出功率之比為：=錯(cuò)誤!=錯(cuò)誤！p5X103W(3)將電壓升高至50萬(wàn)伏時(shí)，r=5X105v=1000A輸電線上損失的功率PJ=Ir22r=l000:X2X

7、10W=2X10-Wpf?X10*1損失功率與輸出功率之比為7=蕓m=3答案2500A(2)Xio2W74(3)1000A2XIO7W上二、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題例3某小型水電站的電能輸送示用意如圖3所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200V,輸電線總電阻為，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)別離為2、外降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)別離為抽、”(變壓器均為理想變壓器),要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則()III降壓變壓器升壓變壓器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解析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，故選項(xiàng)D正確絡(luò)色

8、，因?yàn)椤?200V<4=220V,6>乙=乙一八，故必N選項(xiàng)A正確.4優(yōu)Lni伍n答案AD【例4】發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220V,輸出功率為44kW,輸電導(dǎo)線的電阻為。，若是用原、副線圈匣數(shù)之比為1:10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10:1的降壓變壓器降壓供給用戶，則：(1)畫出全進(jìn)程的線路示用意：(2)求用戶取得的電壓和功率：(3)若不通過(guò)變壓而直接將電輸送到用戶，求用戶取得的電壓和功率.解析(1)示用意如圖所示升壓變壓器的輸出電壓八勤號(hào)X22°V=2200VP44X10按照升壓變壓器輸出功率等于輸入功率知，升壓變壓器輸出電流為工=不=不肅A=20A

9、Lz，JOU輸電線路上的電壓損失和功率損耗別離為&=kR=20乂V=4VPx=Z7?=20:XW=80W降壓變壓然上的輸入電流和輸入電壓別離為八=乙=20A&=&一上=2200V-4V=2196V降壓變壓冰上的輸出電壓和輸出電流別離為=£心=看X2196V=VTh=-=10X20A=200Ani用戶取得的功率為K=2心=200XW=X10W（3）若不采用高壓輸電,用220V低壓直接供電時(shí),電路如圖所示.P44X103則輸電電流/=尸=一A=200A,輸電線路上的電壓損失攵=IR=200義V=40Vv：/NU所以用戶取得的電壓為葭=&一口'=22

10、0V-40V=180V用戶取得的功率為產(chǎn)/=砍=200X180W=X10,W答案（1）觀點(diǎn)析圖（2）VX10lW(3)180VX101W課堂要點(diǎn)小結(jié)（輸電的要求：可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)減小輸電線上的電壓、提高輸電電壓電能的, 軸送功率損失的方法減小輸電線電阻自我檢測(cè)檢測(cè)學(xué)習(xí)效果體襲成功快樂(lè)L（輸電線上功率損失的計(jì)算）中國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程.假設(shè)甲、乙兩地原來(lái)用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為尸.在維持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV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成（）C.2PD.4尸答

11、案A解析在超高壓輸電中，設(shè)輸送電功率為P,輸電電壓為小輸電線電阻為尼則輸電線上損耗的電功率為（一M當(dāng)輸電電壓升為原來(lái)的2倍時(shí)，輸電線損耗的電功率變成原來(lái)的號(hào)故選A.2.（輸電線上電壓損失問(wèn)題）照明供電線路的路端電壓大體上是維持不變的.可是咱們?cè)谕砩掀?、八點(diǎn)鐘用電頂峰時(shí)開(kāi)燈，電燈比深夜時(shí)要顯得暗些.這是因?yàn)橛秒婍敺鍟r(shí)（）A.總電阻比深夜時(shí)大，供電線路上的電流小，每盞燈兩頭的電壓較低B.總電阻比深夜時(shí)大，供電線路上的電流小，通過(guò)每盞燈的電流較小C.總電阻比深夜時(shí)小，供電線路上的電流大，輸電線上損失的電壓較大D.供電線路上電流恒定，但開(kāi)的燈比深夜時(shí)多，通過(guò)每盞燈的電流小答案c解析照明供電線路的用電器

12、是并聯(lián)的，晚上七、八點(diǎn)鐘用電頂峰時(shí)，用電器越多，總電阻越小，供電線路上的電流越大，供電線上損失的電壓較大，用戶取得的電壓較小，故選c.3.（遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題）某小型水電站發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100kW,輸出電壓為250V,現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電.所用輸電線的總電阻為8。，要求輸電時(shí)在輸電線上損失的電功率不超過(guò)輸送電功率的5粒用戶取得220V電壓，求應(yīng)選用匝數(shù)比別離為多大的升壓變壓器和降壓變壓然？答案1：16190：11P_ 100 X1Q5250解析依題意作出輸電示用意如圖所示，升壓變壓器原線圈的電流為A=400A.當(dāng)輸電線上損失的電功率為輸送電功率的5%時(shí),輸電線中的電流為上，則助稅=5配所以人=伊

13、錯(cuò)誤！A=25A升壓變壓器；的匝數(shù)比為g=六焉=2.比2：4UUib&=一=4000V.n-則乙=乙一斤稅工=4000V-8X25V=3800V.所以降壓變壓器工的匝數(shù)比為生竿等.40分鐘課時(shí)作業(yè)題組-減小輸電損耗的途徑1.中央電視臺(tái)核心訪談多次報(bào)導(dǎo)某些邊遠(yuǎn)掉隊(duì)農(nóng)村電價(jià)太高，農(nóng)人負(fù)擔(dān)過(guò)重，其客觀原因是電網(wǎng)陳腐老化.近來(lái)，農(nóng)村進(jìn)行電網(wǎng)改造，為減少遠(yuǎn)距離輸電的損耗而降低電費(fèi)價(jià)錢可采取的辦法有（）A.提高輸送功率B.增大輸送電流C.提高輸電電壓D.減小輸電導(dǎo)線的橫截面積答案C解析電費(fèi)高低與線路損耗有關(guān)，損耗越大，電費(fèi)越高，減少損耗的途徑：、減小輸電導(dǎo)線中的電流，即可提高輸電電壓：二、減小輸電

14、線的電阻，即增大導(dǎo)線的橫截面積，故C正確.2.如圖1所示為遠(yuǎn)距離高壓輸電的示用意.關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，下列表述正確的是（）發(fā)電站升壓變壓器圖1A.增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電進(jìn)程中的電能損耗B.高壓輸電是通過(guò)減小輸電電流來(lái)減少電路的發(fā)燒損耗的C.在輸送電壓按時(shí)，輸送的電功率越大,輸電進(jìn)程中的電能損耗越小D.高壓輸電必需綜合考慮各類因素，不必然是電壓越高越好答案ABD解析依據(jù)輸電原理，電路中的功率損耗產(chǎn)汨=7斤收，而/找=，增大輸電導(dǎo)線的橫截面積,可減小輸電線的電阻，則能夠減少輸電進(jìn)程中的電能損耗，選項(xiàng)A正確；由尸候=以知I,在輸送百度文庫(kù)好好學(xué)習(xí),天天向上功率尸埔必然的情況下，輸送電壓越大

15、,則輸電電流/越小，則電路中的功率損耗越小,選項(xiàng)B正確；若輸送電壓必然，輸送功率產(chǎn)：越大，則電流/越大，電路中損耗的電功率越大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤：因?yàn)檩旊婋妷涸礁?，?duì)于安全和技術(shù)的要求也越高，因此并非是輸送電壓越高越好，高壓輸電必需綜合考慮各類因素，選項(xiàng)D正確.題組二輸電線上功率損失的計(jì)算3 .輸電線路的總電阻為斤，發(fā)電站輸出功率為K輸電電壓為，則用戶取得的功率為（）A.PB.尸一（廠斤C.尸一"D.（介斤KU答案B解析用戶取得功率“產(chǎn)產(chǎn)一斤=尸一£尸尼所以B正確.4 .發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為凡發(fā)電廠至用戶的輸電導(dǎo)線的總電阻為斤，通過(guò)輸電導(dǎo)線的電流為上輸電線結(jié)尾的電壓為%下列選

16、項(xiàng)表示輸電導(dǎo)線上損耗的功率的是（）C.fRD.一國(guó)答案BCD產(chǎn)解析輸電線上功率損耗產(chǎn)咨=7斤=9=八6%，而八=乙一乙，故B、C、D正確.n5.輸電導(dǎo)線的總電阻為尼輸送電功率為尸.現(xiàn)別離用和6兩種電壓來(lái)輸電，則兩次輸電線上損失的功率之比為（）A.L：UzB.笈：AC.Ik：D.乙：乙答案CDppR解析由P=W得輸電線中的電流z=-.輸電線上損失的功率P后fR=（廠"=藜，即在輸送功率和輸電線電阻不變的情況下，損耗的功率與輸電電壓的平方成反比.所以兩次輸電線上損耗的功率之比尸?。菏?=£：公，選項(xiàng)c正確.6.某發(fā)電廠原來(lái)用11kV的交變電壓輸電,后來(lái)改用升壓變壓器將電壓升到

17、220kV輸電,輸送的電功率都是尸.若輸電線路的電阻為斤，則下列說(shuō)法中正確的是（）p1A.按照公式提高電壓后輸電線上的電流降為原來(lái)的高B.按照公式提高電壓后輸電線上的電流增為原來(lái)的20倍C.按照公式產(chǎn)卻=/斤=（斤，提高電壓后輸電線上的功率損耗減為原來(lái)的焉VTzVD.按照公式產(chǎn)知=,，提高電壓后輸電線上的功率損失增大為原來(lái)的400倍1答案AC解析輸電線上電流為也可以用/=彳來(lái)點(diǎn)示，其中%為輸電線電阻斤兩頭的電壓，而不是輸送電壓，故A正確，B錯(cuò)誤；輸電線上的功率損耗為產(chǎn)田=7斤=%?，C正確；若是用尸徵三則少應(yīng)為斤兩頭的電壓假，故D錯(cuò)誤./I題組三遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題7.如圖2所示，圖甲是遠(yuǎn)距離輸電線

18、路的示用意,圖乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間轉(zhuǎn)變的圖像,發(fā)電機(jī)升壓變壓器甲-500降壓用戶變壓器A.用戶用電器上交流電的頻率是100HzB.發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500VC.輸電線上的電流只由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定D.當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線上損耗的功率減小答案DHz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤：交流電的解析由"一f圖像可知，交流電的周期7=s,故頻率£=圣50電壓最大值G=500 V,故有效值=250M *選項(xiàng)B錯(cuò)誤:輸電線上的電流由降壓變壓器副線圈上的電阻和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定，選項(xiàng)c錯(cuò)誤：當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí),副線圈上的電流減小,按照a=

19、63;'原線圈（輸電線）上的電流減小,按照/“得.輸電線損耗的功率減小，選項(xiàng)D正確.8.如圖3所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖.發(fā)電廠的輸出電壓是小用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是工，其結(jié)尾間的電壓為&在輸電線與用戶間連有理想變壓器，流入用戶端的電流是，.則（）用 戶百度文庫(kù)-好好學(xué)習(xí),天天向上圖3A.用戶端的電壓為華8 .輸電線上的電壓降為C.理想變壓器的輸入功率為D.輸電線路上損耗的電功率為hU答案Arr解析按照理想變壓器的工作原理，得m心,所以用戶端的電壓=寧，選項(xiàng)a正確；輸電線上的電壓降/=hr=UU、,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器的輸入功率A=£一

20、丘r=/心，選項(xiàng)C錯(cuò)誤：輸電線路上損耗的功率戶=kmj,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.9 .臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW,電壓為4000V,經(jīng)變壓器7；升壓后向遠(yuǎn)方輸電，輸電線路總電阻斤=lk。，到目的地經(jīng)變壓器上降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡（規(guī)格為44220V60W”）.若在輸電線路上損耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%,變壓器工和工的損耗可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則（）A.7；原、副線圈電流別離為10,A和20AB.工原、副線圈電壓別離為X10,V和220VC.7；和C的變壓比別離為1：50和40：1D.有6X10,盞燈泡（220V60W）正常發(fā)光答案ABD解析按照題意畫出輸電線路示用意如圖所

21、示.升壓變壓器降壓變壓器TxT2對(duì)升壓變壓器有R=可知2=10,A,由輸電線上損耗的功率產(chǎn)權(quán)=上斤稅=400kW可知，輸電線上電流為Z=20A,A項(xiàng)正確；7；的變壓比為a：四=小公=1：50,按照P=&k,得及=2X106V,輸電線上電壓款=工萬(wàn)墳=2X10,V,則變壓器工的輸入電壓為«=«-=X10lV,又燈泡正常發(fā)光，可知工的輸出電壓為220V,B項(xiàng)正確：工的變壓比為小:：L=Xio5：220,C項(xiàng)錯(cuò)誤：降壓變壓器的輸入功率等于輸出功率MA=60WA,解得n=6Xl（/,D項(xiàng)正確.10 .某發(fā)電站通過(guò)燃燒煤來(lái)發(fā)電.發(fā)電站通過(guò)升壓變壓器、輸電線和降壓變壓器把電能輸送給生產(chǎn)和照明用戶，發(fā)電機(jī)輸出功率是120kW,輸出電壓是240V,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1：25,輸電線的總電阻為10Q,用戶需要的電壓為220