(通用版)高中物理第3章电能的输送与变压器3.1高压输电原理学案沪科版选修32.docx

3.1 高压输电原理 ［目标定位］1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径 .2.理解高压输电的原理.3.会对简 单的远距离输电线路进行定量计算 . 知识探究 新知探究点点落实 一、远距离输电为什么要用高电压 如图1所示，假定输电线路中的电流为 I,两条导线的总电阻为 R在图中导线电阻集中画为 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？ 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. ⑵ 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：△ P= |2R,所以降低输电损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻 R;② 减小输电电流I. 〃，，工小,口 ， ，口 P P2 一人工、 (3)因为发电厂的输出功率 P是一定的，由P= UI得I = ^, △ A°R,要减小输电电流I ,必 须提高输出电压U. ［要点总结］ 输电线上的电压损失和功率损失 (设输电线的电阻为 R电流为I) 电压损失 输电线始端电压 U与输电线末端电压 U的差值.△ J U— U = IR. 功率损失 ⑴ 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 △ p=i2r (2)若输电线上损失的电压为 △ U则功率损失还可以表示为 △ P=#, △ P= △ U ? I . R 减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 R 由R= p项可知，距离L一定时，使用电阻率小的材料，增大昱侄横截面积可以减小电阻 . S ⑵减小输电电流I P2 由P= UI可知，当输送功率一定时， △ P= ^r,升局电压可以减小电流. ［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 △ U=Ir较大，用 户得到的电压 U较低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗 ^ O典型例题 【例1】(多选)如图2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 ( ) 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 高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 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 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 由P损=I2R和R= p寻口 S越大，R越小，P损越小，所以 A正确.由P= UI及P损=I2R 知B正确，C错误.电压越高，对输电线路绝缘性能和对变压器的要求越高， 实际输送电能时， 要综合考虑各种因素，所以 D正确. 【例2】 发电厂发电机直接向学校供电，发电机输出电压为 U,发电厂至学校的输电导线总电 阻为R,导线的电流为I,学校得到的电压为 则下列关于输电线损失的功率的式子中错 误的是( ) R B.V2 真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 一一 欧文 土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑 想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的. 答案 A 2 解析 用P= U求电阻上损失的功率时，U要与电阻R相对应，选项A中的U是输出电压不是 R 输电线上的电压，故 A是错误的.B中的(U —U2)是输电线上的电压，因此， B是正确的.C、D 中的电流I是输电线中的电流，故 G D都是正确的. 【例3】 三峡电站某机组输出的电功率为 50万千瓦. 若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？ 若输出的电压为20万伏，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？它占输出功率的百分比是多少？ ⑶ 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 输出功率的百分比是多少？ 答案 (1)2 500 A (2)1.25 X 10 8 W 25% (3)1 000 A 2X 107 W 4% 8 P 5X10 W 解析 (1)由 A UI 得 I = U= 2x105v = 2 500 A ⑵输电线上损失的功率 △ P= 12 - 2 r = 2 500 2X 2X 10 W= 1.25 X 10 8 W 损失功率与输出功率之比为 告=噂；=1= 25% TOC \o 1-5 \h \z P 5 10 4 P 5X 108 W ⑶ 将电压升局至 50万伏时，I = up= % 105V = 1 000 A 输电线上损失的功率 △ P = I 2 - 2r = 1 000 2X 2X 10 W 2X 10 7 W 损失功率与输出功