5.5《电能的输送》导学案资料.doc

5.5《电能的输送》导学案

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课时5.5　电能的输送

　　1.了解输电导线电能损失的主要原因,知道减少电能损失的两条途径。
2.理解采用高压输电的原因,会求解输电导线上的功率损失等问题。
3.认识高压输电的局限性。
4.树立安全用电、节约用电的社会意识。

　　1.输电线路上的电压损失
输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端的电压U3比起始端电压U2要低,这就是输电线路上的电压损失ΔU=①　U2-U3　。 
2.输电线上的功率损失
任何输电线都有电阻,存在功率损失。
(1)设输电电流为I,输电线的电阻为R,则输电线上的功率损失ΔP=②　I2R　。 
(2)设输送的电功率为P,输电电压为U,输电线的总长度为L、横截面积为S、电阻率为ρ,则输电电流为I=,输电线电阻R=③　　　　。输电线上的功率损失可表示为ΔP=④　　　　。 
3.减少输电线上功率损失的办法
从大的方面来说,减少输电线上功率损失的办法有两个:
(1)⑤　减小输电线的电阻R　。 
(2)⑥　减小输电电流I(或提高输电的电压)　。 

　　主题1:降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻是减少输电导线上的电功率损失的一个方面。你认为有哪些减小输电线的电阻的办法?并分析其可行性。
(2)减小输电线的电流是减少输电导线上的电功率损失的一个方面。你认为如何才能减小输电线的电流?并讨论其可行性。

　　主题2:做一做,说一说

如图所示的演示实验,A、C与B、D之间是很长的电阻丝。若把一个小灯泡接在非常靠近电源的A、B两端,灯非常亮。
问题:(1)若把这个小灯泡接到离电源很远的C、D两端,灯光却很暗淡,这是为什么呢?
(2)如果接入的电阻丝阻值一定,接一只灯时的亮度和同时并联几只灯的亮度是否相同?解释其现象。

　　主题3:从发电厂到用户的输电线路
(1)我们日常生活都离不开电,可发电厂一般都建在火力资源或水力资源丰富的地区,离用电单位较远。那么从发电厂到用户,完整的输电线路是什么样的?请你画一个体现输电原理的电路图,将我们要考虑的物理量尽量标在上面。
(2)通过本节的预习,回答以下问题。
①“提高电压,降低电流”与欧姆定律矛盾吗?
②为什么说输电电压并不是越高越好?
③电网供电的主要好处是什么?

1.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下(　　)。
A.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率
B.提高输电电压能减小电流,提高输电效率
C.提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗
D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流
2.一发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线的电阻为R。现将发电机输出的电压直接输送给学校,通过导线的电流为I,学校的输入电压为U2。下列四个计算输电线的功率损耗的式子中,不正确的是(　　)。
A.　　　　　　　B.　　　　　　　C.I2R　　　　　　　D.I(U1-U2)
3.输电导线的电阻为R,输送电功率为P,现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为(　　)。
A.U1∶U2 B.∶ C.∶ D.U2∶U1
4.图示为某远距离输电线路的示意图,若发电机的输出电压不变,则下列叙述正确的是(　　)。

A.升压变压器原线圈中的电流与用户的用电设备消耗的功率无关
B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C.当用户用电器的总电阻减少时,输电线上损失的功率会增大
D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

　　拓展一、关于输电线功率损耗的计算
1.在远距离输电时,输送的电功率为P,输送电压为U,所用导线的电阻率为ρ,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,则P'和P用的关系式正确的是(　　)。
A.P'= B.P'=
C.P用=P- D.P用=P(1-)
　　拓展二、远距离输电的综合分析
2.一台发电机输出的电功率为100 kW,输出电压为250 V,现欲向远处输电。若输电线的总电阻为8 Ω,要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送功率的5%,并向用户输送220 V电压。
(1)试画出这次输电线路的示意图。
(2)当输电线上损失的功率为输送功率的5%时,输电所需升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数之比分别为多少?
(3)当输电线上损失的功率为输送功率的5%时,用户得到的电功率是多少?

参考答案
课时5.5　电能的输送
知识体系梳理
①U2-U3　②I2R　③ρ　④·ρ　⑤减小输电线的电阻R　⑥减小输电电流I(或提高输电的电压)
重点难点探究
主题1:(1)根据电阻定律R=ρ可知,减小输电线的电阻的办法有如下几种。
①减小输电线长度L。由于输电距离往往是一定的,所以在实际应用中不大可能用减小L来减小R,但设计电站位置时可以考虑。
②减小电阻率ρ。电阻率最小的金属是银,但价格昂贵。目前一般用电阻率较小的铜或铝做导线材料。
③增大导线的横截面积S。这样做会多耗费金属材料,增加成本,同时给输电线的架设带来很大困难,增加很大的成本。所以减小输电线的电阻从而降低输电损失的效果是非常有限的。
另外,如果能实现超导输电,那就能直接将这部分输电损失几乎降低到零,但目前尚不具备实现超导输电的条件。
(2)根据功率的公式P=UI可得I=,减小输电线的电流的办法有如下几种。
①减小输送功率P。由于发电站的装机容量一定,因此发电站向外输送的电功率基本上是一定的,即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失。
②提高输电电压U。在输送功率一定、输电线电阻R一定的条件下,输电电压提高,输电线的电流就降低,输电线上的功率损失也就降低,而且输电电压提高到原来的n倍,输电线上的功率损失就变为原来的,所以通过提高输电电压来减小输电线上的功率损失的方法非常有效。
主题2:(1)小灯泡接到离电源很远的C、D两端时,线路中的电阻大,电流小(或小灯泡两端得到的电压小),灯光就比较暗淡。
(2)如果接入的电阻丝阻值一定,并联的灯越多(其实就是用电器越多),每只灯的灯光就越暗淡。因为并联的灯越多,电路中的总电阻越小,干路中的电流越大,电阻丝上损失的电压(其实就是输电线路上损失的电压)就越大,小灯泡上得到的电压就越小,所以灯光就越暗淡。
主题3:(1)输电过程一般要从发电站开始,经过升压变压器、高压变电所、低压变电所后,才能提供给工厂和一般用户,输电过程示意图如图所示,主要有:发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器。

(2)①不矛盾。欧姆定律是对纯电阻耗能元件成立的定律,而“提高电压,降低电流”是从输送角度,由P=IU,且在P一定的条件下得出的结论,两者没有联系。
②高压输电既能减少功率损失,也能减少电压损失,但在实际输送电能时,还需综合考虑各种因素(如安全性、经济性等),依照不同的情况选择合适的输电电压。
③电网供电的好处:可以设计建设大容量的发电机组,降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效益;可以减小断电的风险,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的质量;可以根据火电、水电、核电的特点,合理地调度电力,使电力供应更加可靠,质量更高。(说出一两点就可)
基础智能检测
1.B　2.A　3.C　4.C
全新视角拓展
1.BD　【解析】输电线电阻R=ρ,输电电流I=,故输电线上损失的功率为P'=I2R=()2·ρ=,用户得到的电功率为P用=P-P'=P(1-)。
2.(1)如图所示
(2)1∶16　190∶11
(3)95 kW
【解析】(1)由于是大功率、远距离输电为了减少输电线路损失的电能,所以要采用高压输电。电能送到用户以前,再用降压变压器向用户输送220 V电压。画出其输电线路的示意图如图所示。

(2)由于P1=P2
故PR=5%×P1=5%×100 kW=5×103 W
故通过输电线的电流为:
I2== A=25 A
变压器B2的输入功率为:
P2'=P2-PR=(100×103-5×103) W=9.5×104 W
I3== A= A
I1== A=400 A
所以降压变压器的匝数比===
升压变压器的匝数比===。
(3)由于是理想变压器,用户得到的电功率即为降压变压器的输出功率,即:
P用=P1-PR=(100×103-5×103) W=95 kW。

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