2021教科版高中物理选修(3-2)2.7《电能的输送》word学案
5.5 电能的输送—高中物理选修3-2学案
电能的输送一、输电线上功率损失的计算降低输电损耗的两个途径1．输电线上的电压损失：ΔU＝U－U′＝Ir＝P U r.2．输电线上的功率损失(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流．(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝ΔU2r，其中ΔU为输电线上的电压损失．3．减少电压损失和功率损失的方法(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρLS，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．(2)减小输电电流I，根据I＝PU，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的1n，输电线上的功率损耗将降为原来的1n2.1．输电线路的总电阻为R，发电站输出功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为()A．P B．P－(PU)2·R C．P－U2R D．(PU)2·R答案 B解析用户得到的功率P得＝P－I2R＝P－(PU)2·R，所以B正确．2．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线给500 km外的用户输电，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是()A．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2R ，U 为输电电压，R 为输电线的电阻 答案 B解析 输电线上输送的电流为I ＝P U ＝3×106×103500×103 A ＝6×103A ，A 项错误；输电线上损失的电压为U 损＝IR ＝6×103×2.5 V ＝1.5×104 V ＝15 kV ，B 项正确；当用5 kV 电压输电时，输电线上损失的功率超过3×106 kW ，与实际情况相矛盾，故C 项错误；当用公式ΔP ＝U 2R 计算损失的功率时，U 为输电线上损失的电压而不是输电电压，D 项错误．3．(多选)远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为l ，输电线损失的功率为ΔP ，用户得到的功率为P ′，则下列关系式正确的是( )A ．ΔP ＝U 2S ρlB ．ΔP ＝P 2ρl U 2SC ．P ′＝P －U 2S ρlD ．P ′＝P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－Pρl U 2S答案 BD解析 输电线电阻为R 线＝ρl S ，输电电流为I ＝PU ，故输电线上损失的电功率为ΔP＝I 2R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2·ρl S ＝P 2ρl U 2S ，用户得到的电功率为P ′＝P －ΔP ＝P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－Pρl U 2S .二、远距离高压输电线路的分析与计算 远距离高压输电电路中的各种关系解决远距离输电问题时，需要画输电电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律．1．画图、理清三个回路(如图所示)2．抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2 即U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3即U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4.3．掌握一个定律根据能量守恒定律得P 2＝ΔP ＋P 3.1．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I 2.则( )A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 12rD ．输电线路上损失的电功率为I 1U 答案 A解析 根据理想变压器的工作原理，得I 1U 1＝I 2U 2，所以用户端的电压U 2＝I 1U 1I 2，选项A 正确；输电线上的电压降U ′＝I 1r ＝U －U 1，选项B 错误；变压器的输入功率P 1＝I 1U －I 12r ＝I 1U 1，选项C 错误；输电线路上损失的电功率P ′＝I 12r ＝I 1(U －U 1)，选项D 错误．2．(多选)如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的总电阻r 、理想变压器匝数均不变，且n 1∶n 2＝n 4∶n 3.当用户用电器的总电阻减小时( )A ．U 1∶U 2＝U 4∶U 3B ．用户的电压U 4增加C ．输电线上的损失功率增大D ．用户消耗的功率等于发电机的输出功率 答案AC解析 根据U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4以及n 1∶n 2＝n 4∶n 3，知U 1∶U 2＝U 4∶U 3，故A 正确．用户用电器总电阻减小，则电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P 损＝I 2r 知，输电线上损耗的功率增大，根据ΔU ＝Ir 知，输电线上的电压损失变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，降压变压器的输入电压变小，用户的电压U 4减小，故B错误，C正确．用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差，故D错误．3．图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝U m sin ωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()A．(n1n2)U m24r B．(n2n1)U m24r C．4r(n1n2)2(PU m)2D．4r(n2n1)2(PU m)2答案 C解析原线圈两端电压的有效值U1＝U m2，根据U1U2＝n1n2可得U2＝⎝⎛⎭⎪⎫n2n1U m2，又因为T是理想变压器，所以副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I＝PU2，输电线上损失的电功率为P′＝I2·2r＝4r⎝⎛⎭⎪⎫n1n22⎝⎛⎭⎪⎫PU m2，所以C正确，A、B、D错误．4．一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500 kW，路端电压为500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，两变压器间输电线的总电阻为1.5 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，不计变压器能量损耗，求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；(2)输电导线上的功率损失；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；(4)用户得到的功率．答案(1)2 500 V(2)60 kW(3)10∶1(4)440 kW解析输电线路原理图如图所示(1)升压变压器的副线圈两端电压U2＝n2U1n1＝2 500 V.(2)输电导线上的电流I2＝P2U2＝P1U2＝200 A输电导线上的功率损失P损＝I22r线＝60 kW (3)输电导线上的电压ΔU＝I2r线＝300 V降压变压器原线圈的电压U3＝U2－ΔU＝2 200 V，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3n4＝U3U4＝10∶1(4)用户得到的功率P用＝P1－P损＝440 kW5．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如果风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)画出此输电线路的示意图；(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(3)用户得到的电功率．答案(1)见解析图(2)1∶20240∶11(3)96 kW解析(1)如图所示(2)输电线损失的功率P损＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW.输电线电流I2＝P损R线＝4×10310A＝20 A.升压变压器输出电压U2＝PI2＝100×10320V＝5×103 V.升压变压器原、副线圈匝数比：n1 n2＝U1U2＝250 V5 000 V＝120.电压损失U损＝I2R线＝20×10 V＝200 V. 降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U损＝4 800 V.降压变压器原、副线圈匝数比n3 n4＝U3U4＝4 800 V220 V＝24011.(3)用户得到的电功率P用＝P－P损＝96 kW.。
高中物理选修3-2人教版学案设计 5.5《电能的输送》
电能的输送诱学·导入·点拨材料：“西电东送”工程是西部大开发的标志性工程，也是西部大开发的骨干工程。
“西电东送”指开发贵州、云南、广西、四川、内蒙古、山西、陕西等西部省区的电力资源，将其输送到电力紧缺的广东、上海、江苏、浙江和京、津、唐地区。
“西电东送”是国家实施西部大开发战略作出的重大决策，将把西部丰富的资源优势转化为经济优势，充分利用西部地区得天独厚的自然资源，获得西部大开发所急需的启动资金；为东部地区提供清洁、优质、可靠、廉价的电力，促进东部地区的经济发展。
问题：（1）发电厂为什么建在贵州、云南、广西、四川、内蒙古、山西、陕西等西部省区？（2）怎样将电能远距离地输送到电力紧缺的广东、上海、江苏、浙江和京、津、唐地区？（3）怎样才能使输送电能的过程中确保电能的可靠、保质、经济？导入点拨：为了合理地利用自然资源，水电站要建在水库大坝上，火电站最好建在煤矿附近，但用电的地方可能距离很远，因此常常要把电能输送到远方，这就涉及电能的输送，而在远距离电能的输送过程中又要确保电能的可靠、保质、经济，利用高压输电。
知识·巧学·升华一、远距离输电1.为什么要进行远距离输电？为了合理地利用自然资源，水电站要建在水库大坝上，火电站最好建在煤矿附近，但用电的地方可能距离很远，因此常常要把电能输送到远方。
2.输送电能的基本要求：可靠、保质、经济。
关键词分析可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障；保质，就是保证电能的电压和频率稳定；经济，是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
二、降低输电损耗的两个途径1.输电线路的构成（1）线路图如图所示。
误区警示升压变压器副线圈的电流和降压变压器的电流是相等的，但升压变压器副线圈的电压和降压变压器的电压是不等的，计算导线的电阻时长度应是双距离的长度。
2.物理量的计算（1）功率关系：P 1=P 2，P 1′=P 2′,P 2=P 2′+P 线。
2021年新版高二物理教案：《电能的输送》
高二物理教案：《电能的输送》对一个人来说，所期望的不是别的，而仅仅是他能全力以赴和献身于一种美好事业。
教学目标一、知识目标1、知道便于远距离输送是电能的优点之一.知道输电的过程.了解远距离输电的原理.2、理解各个物理量的概念及相互关系.3、充分理解中的物理量的对应关系.4、知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失.5、理解为什么远距离输电要用高压.二、能力目标1、培养学生的阅读和自学能力.2、通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考.3、通过远距离输电原理分析，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算和实验.三、情感目标1、通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民.2、教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯.教材分析及相应的教法建议1、对于电路上的功率损失，可根据学生的实际情况，引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论.2、讲解电路上的电压损失，是本教材新增加的.目的是希望学生对输电问题有更全面、更深人和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面.但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深人讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析.教学中要注意掌握好分寸.3、学生常常容易将导线上的电压损失面与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论.可引导学生进行讨论，澄清认识.这里要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，形快而实慢.4、课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好.希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法.教学重点、难点、疑点及解决办法1、重点：（l）理论分析如何减少输电过程的电能损失.（2）远距离输电的原理.2、难点：远距离输电原理图的理解.3、疑点：的对应关系理解.4、解决办法通过自学、教师讲解例题分析、实验演示来逐步突破重点、难点、疑点.教学设计方案电能的输送教学目的：1、了解电能输送的过程.2、知道高压输电的道理.3、培养学生把物理规律应用于实际的能力和用公式分析实际问题的能力.教学重点：培养学生把物理规律应用于实际的能力和用公式分析实际问题的能力.教学难点：高压输电的道理.教学用具：电能输送过程的挂图一幅（带有透明胶），小黑板一块（写好题目）.教学过程：一、引入新课讲述：前面我们学习了电磁感应现象和发电机，通过发电机我们可以大量地生产电能.比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能为电能，发电功率可达271.5万千瓦，这么多的电能当然要输到用电的地方去，今天，我们就来学习输送电能的有关知识.二、进行新课1、输送电能的过程提问：发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢?如：葛洲坝电站发出的电是怎样输到武汉、上海等地的呢?很多学生凭生活经验能回答：是通过电线输送的.在教师的启发下学生可以回答：是通过架设很高的、很粗的高压电线输送的.出示：电能输送挂图，并结合学生生活经验作介绍.板书：第三节电能的输送输送电能的过程：发电站升压变压器高压输电线降压变压器用电单位.）2、远距离输电为什么要用高电压?提问：为什么远距离输电要用高电压呢?学生思考片刻之后，教师说：这个实际问题就是我们今天要讨论的重点.板书：（高压输电的道理）分析讨论的思路是：输电导线（电阻）发热损失电能减小损失讲解：输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略.列举课本上的一组数据.电流通过很长的导线要发出大量的热，请学生计算：河南平顶山至湖北武昌的高压输电线电阻约400欧，如果能的电流是1安，每秒钟导线发热多少?学生计算之后，教师讲述：这些热都散失到大气中，白白损失了电能.所以，输电时，必须减小导线发热损失.。
物理选修3-2《电能输送》教学案例
物理选修3-2《电能输送》教学案例一、案例背景电能的输送是一个理论性和技术性都很复杂的系统工程，属于电力工程学科的一个分支。
在高中仅仅对它做一个初步的了解，教学中要围绕输送电能“可靠”“保质”“经济”的基本要求展开。
怎样减少电能的损失，怎样既“经济”又“保质”地将电能送到用户，输电电压不是越高越好这些问题是本课的教学重点。
在本校的一次公开课上，我作了如下的处理：二、案例描述：师：从一段输电视频引入。
板书：电能输送。
同学们通过视频知道三峡电主要输往那些地方？生：；输往华中、华东的上海、浙江、广东等地。
师：三峡电输往几千公里外的这些地方，电能在输送过程中我们要考虑那些问题？生：能量损失，主要是导线上能量损失，电压不稳等。
师：同学们有很多疑问，今天我们就进入电能输送的学习，我们知道电能输送过程中有一部分能量转化为热能，白白损失掉。
距离越长损失越大，如何减小这些损失是非常重要得。
因些我提出这样一个问题，如何减小输电电线上的功率损失？我们一起来解决。
现在请同学小组讨论。
生：讨论1分钟：板书：如何减小输电电线上的功率损失？师：同学们讨论据焦耳定律q＝i2rt,得输电线上电功率损失δp＝？生：δp＝i2r.师：因此要减小输电线上电功率损失可行办法？生：减小导线上的电阻或减小输电电流。
师：我们在高一学习过电阻r哪些因素决定？生：有电阻率ρ、长度l、截面积s。
师：在输电的过程中这三个量是不是都可以改变？生：导线的长度不能变的。
师：因此我们只能采用电阻率ρ小，截面积s大的材料。
师：哪些材料的电阻率比较小些？生：铜、铝、银等师：在生产生活中通常采用铝导线，因为铜的价格高，密度大在其他条件相同情况下铜、较重不易架设。
同学们我们能不能仅通过增大截面积来减小功率损失的要求。
我们来看一段资料。
把功率200 kw电能用铝线（电阻率为2.9χ10-8ωm）送到10 km以外，要使功率损失为输送功率的10%，用110 v电压输电，导线横截面积多大？师：大家知道这样大面积有多大呢？猜一猜有多大？s=96000 mm2.（演示）脸盆大小。
选修3-2第五章第5节《电能的输送》教案.pdf
选修3-2第五章第5节《电能的输送》教学设计一、教材分析讲解电路上的电压损失，是本教材新增加的．目的是希望学生对输电问题有更全面、更深人和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面．但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深人讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析．教学中要注意掌握好分寸二、教学目标1、知识目标（1）知道“便于远距离输送”是电能的优点之一．知道输电的过程．了解远距离输电的原理．（2）理解各个物理量的概念及相互关系．（3）充分理解；；中的物理量的对应关系．(4 )知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失.(5 )理解为什么远距离输电要用高压.2、能力目标（1）培养学生的阅读和自学能力．（2）通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考．（3）通过远距离输电原理分析，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算和实验．3、情感目标（1）通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民．（2）教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯．三、教学重点、难点1、重点：（l）理论分析如何减少输电过程的电能损失．（2）远距离输电的原理．2、难点：远距离输电原理图的理解．四、学情分析学生常常容易将导线上的电压损失面与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论．可引导学生进行讨论，澄清认识．这里要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，形快而实慢．五、教学方法实验法、学案导学法六、课前准备：电能输送过程的挂图一幅（带有透明胶），小黑板一块（写好题目）．七、课时安排1课时八、/教学过程：(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
2021年高二人教版物理选修3-2全册教案：5.5 电能的输送
第五节电能的输送教学目标：(一)学问与技能1、知道“便于远距离输送”是电能的优点之一；知道输电的过程。
2、知道什么是导线上的功率损耗和电压损耗；知道如何减小损耗。
3、理解为什么远距离输电要用高压。
4、会设计电能输送的示意图，并理解电压损耗和能量损耗的关系。
5、培育同学综合全面的分析问题和解决问题的力气。
6、培育同学实事求是的科学态度。
（二）过程与方法1、利用争辩性学习小组的调查和同学合作学习相互结合，探究物理规律。
2、利用多媒体课件与课堂演示试验相互结合，探究物理规律。
（三）情感态度与价值观1、通过我国超导争辩的介绍，激发同学的爱国热忱。
2、通过对实际生活中的电能输送问题分析争辩，激发同学探究物理规律的热忱。
3、通过同学对用电状况调查和计算，培育同学从身边事做起养成节省能源的好习惯。
4、体验合作探究学习的欢快，调整人际交往力气，协调力气。
教学重点：设计电能输送的示意图，并理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。
教学难点：输电过程中要保证输送功率不变，理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。
教学方法：探究、讲授、争辩、练习教学用具：录像资料，多媒体课件。
教学过程：(一)新课引入1、简洁说明总理的关于科学进展与和谐社会的论述。
要实现可持续进展，就是要使有限的能源发挥最大效益。
2、我国缺电现状，图片和网上新闻资料，西部地区缺电严峻。
你能依据所学的物理学问，从争辩者的角度对电能的节省输送给几点更好的建议？师：我国最大的发电站是三峡。
三峡电站对我们华东输送了很多的电能（图表资料）黑板画图电站至华东地区为分析后面的输电图做铺垫。
师：从三峡到华东地区遥遥数千里怎样减小输电过程中的能量损耗是值得探究的问题。
（二）新课教学1、布置合作学习任务：请以学习小组为单位开放争辩，从减小电阻方面考虑，你有什么好的建议呢？并将你们的争辩结果写在合作学习沟通卡上。
学习小组合作学习。
同学在学习小组中发表意见，在组内及组与组之间互动沟通。
教科版高中物理选修(3-2)第2章 第7节《电能的输送》学案
教科版高中物理选修（3-2）第2章第7节《电能的输送》学案[目标定位] 1.理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两个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．一、电能输送中的电压损失和电能损耗[问题设计]如图1所示，假定输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r，在图中把导线电阻集中画为r，输送功率为P，发电厂输出的电压为U.那么：图1(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？(2)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？(3)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．(2)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．功率损耗表达式：P损＝I2r.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.(3)因为发电厂的输出功率P是一定的，由P＝UI知，要减小输电电流I，必须提高输出电压U. [要点提炼]输电线上的电压损失和功率损耗(设输电线上电阻为r，电流为I)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′＝Ir.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＝I2r.(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＝U2损r，P损＝U损·I.3．减小电压损失和功率损耗的方法(1)减小输电线的电阻由R＝ρlS可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻．(2)减小输电电流I由P＝UI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．二、远距离输电电路中的各种关系[问题设计]某发电站向远处送电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．图2(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻，n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)．(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案(1)第一个回路：P1＝U1I1第二个回路：U2＝U损＋U3，P2＝P损＋P3＝I2线R＋P3第三个回路：P4＝U4I4(2)若两个变压器为理想变压器，则有：U1U2＝n1n2、I1I2＝n2n1、P1＝P2；U3U4＝n3n4、I3I4＝n4n3、P3＝P4.[要点提炼]远距离输电问题的分析1．远距离输电基本原理在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区通过降压变压器降到所需的电压．2．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图2，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．3．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的负载，而相应的副线圈是下一个回路的电源．4．综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒：P＝U1I1＝U2I2＝P用户＋P损P损＝I22RP用户＝U3I3＝U4I4.(2)电路知识：U2＝U损＋U3U损＝I2R.(3)变压器知识：U1U2＝I2I1＝n1n2U3 U4＝I4I3＝n3n4.其中P损＝I22R，U损＝I2R往往是解题的切入点．一、输电线上功率损耗的计算例1超导材料电阻降为零的温度称为临界温度.1987年我国科学家制成了临界温度为90 K的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( ) A．1 kW B．1.6×103 kWC．1.6 kW D．10 kW解析输电线中电流I＝PU，输电线上损失功率P′＝I2R线＝P2R线U2＝1 kW.答案 A例2三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)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？它占输出功率的比例是多少？(3)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？它占输出功率的比例是多少？解析 (1)由P ＝UI ，得I ＝P U ＝5×108 W2×105 V＝2 500 A(2)输电线上损失的功率P 损＝I 2·2r ＝2 5002×2×10 W＝1.25×108W损失功率与输出功率之比为P 损P ＝1.25×1085×108＝14(3)将电压升高至50万伏时，I ′＝P U ′＝5×108 W5×105 V ＝1 000 A输电线上损失的功率P 损′＝I ′2·2r ＝1 0002×2×10 W＝2×107W损失功率与输出功率之比为P 损′P ＝2×1075×108＝125答案 (1)2 500 A (2)1.25×108W 14(3)1 000 A 2×107W 125二、远距离输电问题例3 某小型水电站的电能输送示意图如图3所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图3A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析 由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项D 正确.U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，因为U 1＝200 V<U 4＝220 V ，U 2>U 3＝U 2－U 线，故n 2n 1>n 3n 4，选项A 正确． 答案 AD例4 发电机的输出电压为220 V ，输出功率为44 kW ，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为 10∶1的降压变压器降压供给用户，则： (1)画出全过程的线路示意图； (2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接将电输送到用户，求用户得到的电压和功率． 解析 (1)示意图如图所示(2)升压变压器的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝101×220 V＝2 200 V 根据升压变压器输出功率等于输入功率知，升压变压器输出电流为I 2＝P U 2＝44×1032 200A ＝20 A输电线路上的电压损失和功率损耗分别为U R ＝I 2R ＝20×0.2 V＝4 VP R ＝I 22R ＝202×0.2 W＝80 W降压变压器上的输入电流和输入电压分别为I 3＝I 2＝20 AU 3＝U 2－U R ＝2 200 V －4 V ＝2 196 V降压变压器上的输出电压和输出电流分别为U 4＝n 4n 3U 3＝110×2 196 V＝219.6 VI 4＝n 3n 4I 3＝10×20 A＝200 A用户得到的功率为P 4＝I 4U 4＝200×219.6 W＝4.392×104 W(3)若不采用高压输电，用220 V 低压直接供电时，电路如图所示．则输电电流I ＝P U 1＝44×103220A ＝200 A ，输电线路上的电压损失U R ′＝IR ＝200×0.2 V＝40 V所以用户得到的电压为U 4′＝U 1－U R ′＝220 V －40 V ＝180 V用户得到的功率为P 4′＝IU 4′＝200×180 W＝3.6×104W 答案 (1)见解析图 (2)219.6 V 4.392×104W (3)180 V 3.6×104W1．(输电线上功率损失的计算)已投产运行的 1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( ) A.P 4 B.P2 C ．2P D ．4P 答案 A解析 在超高压输电中，设输送电功率为P ′，输电电压为U ，输电线电阻为R ，则输电线上损耗的电功率为P ＝⎝⎛⎭⎫P ′U 2R ，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的14，故选A.2．(输电线上电压损失问题)照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时( ) A ．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低 B ．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小 C ．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大 D ．供电线路上电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小答案 C解析 照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电高峰时，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电流越大，供电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，故选C. 3．(远距离输电问题)某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW ，输出电压为250 V ，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V 电压，求应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器？ 答案 1∶16 190∶11解析 依题意作出输电示意图如图所示，升压变压器原线圈的电流为I 1＝P U 1＝100×103250A ＝400 A ．当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I 2，则I 22R 线＝5%P .所以I 2＝ 5%PR 线＝ 0.05×100×1038A ＝25 A升压变压器T 1的匝数比为n 1n 2＝I 2I 1＝25400＝116.U 2＝n 2n 1U 1＝4 000 V.则U 3＝U 2－R 线·I 2＝4 000 V －8×25 V＝3 800 V.所以降压变压器T 2的匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝3 800220＝19011.题组一 减小输电损耗的途径1．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化．近来，农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( )A ．提高输送功率B ．增大输送电流C ．提高输电电压D ．减小输电导线的横截面积 答案 C解析 电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径：一、减小输电导线中的电流，即可提高输电电压；二、减小输电线的电阻，即增大导线的横截面积，故C 正确． 2．如图1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( )图1A ．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耗B ．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的C ．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耗越小D ．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 依据输电原理，电路中的功率损耗P 损＝I 2R 线，而R 线＝ρlS，增大输电导线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减少输电过程中的电能损耗，选项A 正确；由P 输＝UI 知，在输送功率P 输一定的情况下，输送电压U 越大，则输电电流I 越小，则电路中的功率损耗越小，选项B 正确；若输送电压一定，输送功率P 输越大，则电流I 越大，电路中损耗的电功率越大，选项C 错误；因为输电电压越高，对于安全和技术的要求也越高，因此并不是输送电压越高越好，高压输电必须综合考虑各种因素，选项D 正确． 题组二 输电线上功率损失的计算3．输电线路的总电阻为R ，发电站输出功率为P ，输电电压为U ，则用户得到的功率为( )A ．PB ．P －(P U )2·RC ．P －U 2RD ．(P U)2·R答案 B解析 用户得到功率P 得＝P －I 2R ＝P －(PU)2·R ，所以B 正确．4．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R ，通过输电导线的电流为I ，输电线末端的电压为U 2，下列选项表示输电导线上损耗的功率的是 ( )A.U 21RB.U 1－U 22RC ．I 2R D ．I (U 1－U 2) 答案 BCD解析 输电线上功率损耗P 损＝I 2R ＝U 2损R＝I ·U 损，而U 损＝U 1－U 2，故B 、C 、D 正确．5．输电导线的总电阻为R ，输送电功率为P .现分别用U 1和U 2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( ) A ．U 1∶U 2 B ．U 21∶U 22 C ．U 22∶U 21 D ．U 2∶U 1 答案 C解析 由P ＝UI 得输电线中的电流I ＝P U .输电线上损失的功率P 损＝I 2R ＝(P U )2R ＝P 2R U2，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损耗的功率与输电电压的平方成反比．所以两次输电线上损耗的功率之比P 损1∶P 损2＝U 22∶U 21，选项C 正确．6．某发电厂原来用11 kV 的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220 kV 输电，输送的电功率都是P .若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是( )A ．根据公式I ＝P U ，提高电压后输电线上的电流降为原来的120B ．根据公式I ＝U R，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍C ．根据公式P 损＝I 2R ＝P 2U 2R ，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1400D ．根据公式P 损＝U 2R，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍答案 AC解析 输电线上电流为I ＝P U，也可以用I ＝U 损R来表示，其中U 损为输电线电阻R 两端的电压，而不是输送电压，故A 正确，B 错误；输电线上的功率损耗为P 损＝I 2R ＝P 2U2R ，C 正确；如果用P 损＝U 2R，则U 应为R 两端的电压U 损，故D 错误． 题组三 远距离输电问题7．如图2所示，图甲是远距离输电线路的示意图，图乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )图2A．用户用电器上交流电的频率是100 HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC．输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损耗的功率减小答案 D解析由u－t图像可知，交流电的周期T＝0.02 s，故频率f＝1T＝50 Hz，选项A错误；交流电的电压最大值U m＝500 V，故有效值U＝U m2＝250 2 V，选项B错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据I1I2＝n2n1，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P＝I21R得，输电线损耗的功率减小，选项D正确．8．如图3所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则( )图3A．用户端的电压为I1U1 I2B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I21r D．输电线路上损耗的电功率为I1U 答案 A解析根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝I1U1I2，选项A正确；输电线上的电压降U ′＝I 1r ＝U －U 1，选项B 错误；变压器的输入功率P 1＝I 1U －I 21r ＝I 1U 1，选项C 错误；输电线路上损耗的功率P ′＝I 21r ＝I 1(U －U 1)，选项D 错误．9．一台发电机最大输出功率为 4 000 kW ，电压为 4 000 V ，经变压器T 1升压后向远方输电，输电线路总电阻R ＝1 kΩ，到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(规格为“220 V 60 W”)．若在输电线路上损耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则 ( ) A ．T 1原、副线圈电流分别为103A 和20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105V 和220 V C ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1 D ．有6×104盏灯泡(220 V 60W)正常发光 答案 ABD解析 根据题意画出输电线路示意图如图所示．对升压变压器有P 1＝U 1I 1，可知I 1＝103A ，由输电线上损耗的功率P 损＝I 22R 线＝400 kW 可知，输电线上电流为I 2＝20 A ，A 项正确；T 1的变压比为n 1∶n 2＝I 2∶I 1＝1∶50，根据P ＝U 2I 2，得U 2＝2×105V ，输电线上电压U线＝I 2R线＝2×104V ，则变压器T 2的输入电压为U 3＝U 2－U线＝1.8×105 V ，又灯泡正常发光，可知T 2的输出电压U 4为220 V ，B 项正确；T 2的变压比为n 3∶n 4＝U 3∶U 4＝1.8×105∶220，C 项错误；降压变压器的输入功率等于输出功率U 3I 3＝60 W·n ，解得n ＝6×104，D 项正确．10．某发电站通过燃烧煤来发电．发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240 V ，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V ．则： (1)输电线上损耗的电功率为多少；(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少．答案 (1)4 000 W (2)29011解析 (1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝251×240 V＝6 000 V 输电电流I 2＝P U 2＝120×1036 000 A ＝20 A输电线上损失的功率P 损＝I 22r ＝202×10 W＝4 000 W. (2)输电线上损失的电压U 损＝I 2r ＝20×10 V＝200 V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－U 损＝6 000 V －200 V ＝5 800 V根据理想变压器的变压规律 得n 3n 4＝U 3U 4＝5 800 V 220 V ＝29011. 11．发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)．(1)画出上述输电全过程的线路图；(2)若发电机的输出功率是100 kW ，输出电压是250 V ，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(3)在(2)中条件下，若输电导线中的电功率损耗为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；(4)计算(3)中降压变压器的输出功率． 答案 (1)见解析图 (2)6 250 V 16 A (3)15.625 Ω 6 000 V (4)96 kW 解析 (1)或(2)对升压变压器，据公式U 2U 1＝n 2n 1，有U 2＝n 2n 1U 1＝251×250 V＝6 250 VI 2＝P 2U 2＝P 1U 2＝1×1056 250A ＝16 A(3)P 损＝I 22R 线，P 损＝0.04P 1所以R 线＝0.04P 1I 22＝4 000162 Ω＝15.625 Ω因为U 损＝U 2－U 3＝I 2R 线所以U 3＝U 2－I 2R 线＝(6 250－16×15.625) V＝6 000 V (4)P 4＝P 1－P 损＝0.96P 1＝0.96×1×105W ＝9.6×104W ＝96 kW.。
人教版高中物理选修3-2第五章第5节《电能的输送》教学设计
《电能的输送》教学设计教材分析：《电能的输送》这节课是解决减少交流电在输送过程中能量和电压损失问题，需用到较多的物理知识：变压器、电功率、焦耳定律、电阻定律、欧姆定律等。
教材通过输送电能的基本要求（可靠、保质、经济），得到输电线上有电压、电能损失及减少损失的办法。
教学设想：教材中都是理论分析和结论，缺少实验验证，学生没有一个感性认识。
而电能的输送又是与生活实践紧密联系的内容，具有很强的现实意义。
所以，在本课的教学中，本人采用了以一个简易的模拟输电过程作为课堂引入，让学生思考探讨输电线变长之后为何灯泡变暗，后面再配合例题1的计算，学生就更加深刻体会到远距离电能必需要解决电能的损失问题，引导学生在应用知识过程中，提高了分析综合能力，还培养了科学态度与合作精神。
教学目标：知识目标：知道输电线上功率、电压损失及减少损失的办法。
知道电能输送的过程。
能力目标：培养学生分析综合能力、创新实践能力。
德育目标：培养科学态度和合作精神。
激发投身祖国建设的热情。
教学重点：找出影响远距离输电损失的原因，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。
教学难点：进行实验并由实验现象得出高压输电的原理。
区别导线上的输电电压U的损失电压△U不同。
教学方法：讨论实验探究教学用具：学生电源长、短导线小灯泡电键等。
教学过程：1、展示水电站图片，电站如何向用户输电？实验引入，激发兴趣：演示：在电源电压相同情况下将同规格小灯泡分别接入如下电路。
现象：B灯比A灯暗。
2、提出问题，讨论原因：看到现象，学生会情不自禁地担出问题：模拟电路中，远方用户灯B为什么比A灯暗？怎样才能让B灯也正常工作？老师引导，由学生自己思考讨论原因。
→流过灯电流小→输电线电阻大→发热→功率损失灯暗→实际功率小→灯两端电压小→输电线分压多→电压损失。
3、解决问题，设计方案：怎样减小输电线上的损失电压及损失功率？讨论引出P线=I线2R线方案一：减小导线电阻：①缩短输电距离。
实际中可行吗？答：距离不可变，最多只能在架线时考虑尽可能沿直线。
高中物理选修3-2第五章第5节《电能的输送》学案
选修3-2第五章第5节《电能的输送》课前预习学案一、预习目标预习发电站发出的电能是怎样输送到远方的，初步认识高压输电的原理及各参数的关系。
二、预习内容1、电功率损失和电压损失⑴功率损失：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。
出现功率损失。
△P= 。
⑵、电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R 上消耗部分电压。
△U= 。
2、减少功率损失和电压损失的方法：⑴、 ⑵、3、高压输电网络及各物理量间关系：⑴、远距离输电线路图： ⑵、常用分析公式：①、输电电流：I2=②、输电导线损失的电功率：P 损=③、输电导线损失的电压：U 损=三、提出疑惑同学们，通过你们的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中课内探究学案一、学习目标（1）知道“便于远距离输送”是电能的优点之一．知道输电的过程．了解远距离输电的原理．（2）理解各个物理量的概念及相互关系．（3）充分理解 ； ； 中的物理量的对应关系．（4） 知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失.（5）理解为什么远距离输电要用高压.U 1 ~升压变压器降压变压器n 1 I 1二、学习过程1、输送电能的过程请同学们思考：1。
发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？（学生自由回答）2.降低输电损耗的途径有哪些？哪些是可行的？3. 远距离输电为什么要用高电压？“思路是：输电→导线（电阻）→发热→损失电能→减小损失”2.请根据下图写出输电系统的“输电电压”、“用户得到的电压”和输电线上“损失的电压”若输电线电阻R，输电功率为P，输电电压U１，则输电导线的电流I2= ，输电导线上的电压降（电压损失）U损=I2R= ，输电导线上的功率损耗P损=I22R = = 。
3. 远距离输电的实例分析例题。
发电机的输出电压为220V，输出功率为44KW，每条输电线电阻为0.2Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？解题过程：三、反思总结画出输电流程图：一台发电机输出的电功率为100kw，输出电压为250v，先欲向远处输电，若输电线总电阻为8Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，要向用户输送200v电压，求：（1）、试画出这次输电线路的示意图；（2）、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是多少？（3）、用户得到的电功率是多少？课后练习与提高1、说明书的部分内容如表所示．现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω/m.安置区家用电器的总功率为44 k W，当这些家用电器都正常工作时，下列说法中正确的是()A.输电线路中的电流为20 AB．输电线路损失的电功率为8 000 WC．发电机实际输出电压是300 VD．如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是300 V2、如图所示，为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压．某变电所电压u0＝11 0002sin 100πt V的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电所变压器()A．原、副线圈匝数比为50∶1B．副线圈中电流的频率是50 HzC．原线圈的导线比副线圈的要粗D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和参考答案：二、学习过程2 I2=P/U1 U损=I2R=PR/U1 P损=I22R =U额2/R=P2R/U123. 发电站输出的功率P出是一定的,当以220伏的电压输出时,输出电流应该是：I=P出/U出=44000W/220V=200A两条输电线路的总电阻为0.4Ω,则导线上损失的电功率为：P损=I2r=(200A)2×0.4Ω=16kW用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-16kW=27kW在导线上损失的电压为: U损=I2r=200V×0.4Ω＝80V．用户得到的电压为：U=U出-U损=220V-80V=140V如果用1：10的变压器将电压升高到2200V后再输送出去，则输出电流为： I=P出/U出=44000W/2200V=20AP损=I2r=(20A)2×0.4Ω=160W用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-160W=43.83kW在导线上损失的电压为: U损=I2r＝20V×0.4Ω＝8V．加到用户端变压器上的电压为：U=U出-U损=2200V-80V=2192V经过变压器降压后输送给用户的电压为：219.2V．三、四、（1）、（2）、n1：n2=1/16 ,n3：n4=190/11(3)、P 用=95KW课后练习与提高1、解析：I 线＝I 0＝P 0U 0＝4.4×104220A ＝200 A ；线路损失功率P 线＝I 2线R 线＝8 000 W ，线路两端电压U ＝I 线R 线＝40 V ，所以发电机输出电压为260 V ；如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是260 2 V .答案：B2、解析：u 0＝11 0002sin 100πt V 中的11 0002指的是电压的最大值，有效值为11 000 V ，则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比，即50∶1，A 正确；由ω＝100π可得频率为50 Hz ，变压器不改变电流的频率，因此，副线圈的频率也是50 Hz ，B 正确；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小，因此，副线圈的导线要比原线圈粗，C 错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，故D 错误．答案：ABn 1I 1。
人教课标版高中物理选修3-2：《电能的输送》教案-新版
电能的输送【核心素养】通过《电能的输送》的学习过程，培养学生主动探究、发现问题、解决问题；教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯。
【教学目标】1.知道为什么要远距离输电、“便于远距离输送”是电能的优点之一，掌握高压输电的过程。
2.掌握降低输电损耗的两个途径。
3.了解电网供电的优点和意义。
【教学重点难点】1.输电线上电压损失与功率损失产生的原因及如何减少两种损耗。
2.高压输电电路图画法及电路图中三个回路的电压、电流、功率的关系。
【教学方法】讲授法、演示实验法、分组讨论法、PPT 展示。
【教学过程】一．复习第四节重要知识点（采用提问全班学生的形式来复习，同时在PPT 上展示复习的知识点）1.变压器的工作原理：利用电磁感应把原线圈的电能传输给副线圈，副线圈把电能传递给负载。
2.理想变压器的基本规律：电压关系： 电流关系： 功率关系： 3.变压器的结构示意图和电路中的画法。
2121n n U U =1221n n I I =21P P =二．为什么要远距离输电？通过PPT展示核心城市“北京”、“上海”、“广州”、“香港”四幅美丽的夜景图。
（一）师生互动环节教师：如此美丽的夜景，如果没有电，还能看到这些美景吗？学生回答：不能教师：电从哪里来？学生回答：发电厂教师：怎么样把电能送过来？学生回答：用两根导线连接发电厂和用户即可把电能输送过来教师：我们国家著名的发电厂有哪些？”（二）教师通过PPT讲授用PPT展示“秦山核电站”、“内蒙古准格尔热电厂”、“三峡水电站”、“达板城风力发电站”，用PPT把发电厂和核心城市的位置标在国家地图上，学生会发现两个位置相距甚远，故需要远距离输电。
三．输送电能有哪些基本要求？（采用边提问学生边解释、总结的方式来完成）可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
四．降低输电损耗的两个途径。
7.电能的输送-教科版选修3-2教案
7. 电能的输送-教科版选修3-2教案一、知识目标1.了解电网的原理和组成结构；2.掌握不同电压等级的电网的特点；3.熟悉输电线路的杆塔结构和导线的性能要求；4.了解电压稳定器的原理和作用。
二、教学重难点1.电网的原理和组成结构；2.不同电压等级的电网的特点；3.输电线路的杆塔结构和导线的性能要求。
三、教学过程3.1 电网的组成结构1.电站：发电的场所，主要有火力发电厂、核电站和水电站等；2.变电站：是电能从发电厂向电网输送之前经过的场所，主要起到电压变换和电能调度的作用；3.输电线路：将电厂发出的高压电能输送至各个地方的一种输能方式；4.配电网：将从输电线路获得的电能向用户送达的场所。
3.2 电网的原理电网是由电压等级不同的电网组成的，高压电网是由发电厂向各个地方输送电能的电网，低压电网是由变电站将高压电网的电能变压后送达用户的电网。
高压电网通常包括四个等级：超高压（1000kV）、特高压（765kV）、高压（500kV）和中压（220kV）等。
低压电网包括：一般工业用电（380V）、家庭用电（220V）等。
电网输送电能的方式有三种，分别是架空线路、电缆和地下管道。
其中架空线路广泛应用于我国的电力输送中。
3.3 架空线路的杆塔结构和导线的性能要求1.杆塔结构架空输电线路主要由输电杆、耐张杆和转角杆等支架构成，钢塔是最常用的杆塔类型，按照结构形式分为悬垂塔、耐张塔和混合塔。
钢塔的高度一般在25~60米之间，可以分为单圈塔和双圈塔。
2.导线的性能要求导线是架空线路中的重要部分，它能承受输电过程中的电压、电流和风荷载等，因此具有以下性能要求：•导线要具有较高的导电性能，通常采用铜或铝制成；•导线要具有较高的强度和耐腐蚀性；•导线要具有良好的抗风振动性，防止弧垂过度。
3.4 电压稳定器的原理和作用1.电压稳定器的原理电压稳定器是一种用来控制和稳定电网电压的装置，主要通过控制电路联系的导体的输出电压来稳定电压。
高中物理教科版选修(3-2)2.7 教学设计 《电能的输送》(教科)
《电能的输送》本节课是前面几节课的实际应用，通过本节的学习加强学生运用所学知识解决实际问题的能力，课本中讲述从减少损失考虑要求提高输电电压，有讲述了并不是输电电压越高越好。
讲解电路上的电压损失，是本教材新增加的。
目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不止一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面，但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，教学中注意掌握好分寸。
1．了解远距离输电的原理2．理解U输、U线、U用、P输、P线、P用、I输、I线、I用概念及相互关系。
1．重点(1)理论分析如何减少输电过程的电能损失。
(2)远距离输电的原理。
2．难点远距离输电原理图的理解。
可拆式变压器(2台)、导线若干(其中两根阻值约与小电珠相等)、小电珠(2．5V、0.3A)、学生电源1．布置学生进行课前预习，并事先给出预习过程应解决的问题幻灯显示①为什么要进行远距离输电？②输电过程主要考虑什么问题？③为什么输电过程有电能损失？④减少电能损失有什么方法，各适用于什么情况？在学生个别提问相互补充的基础上完整答案如下①由于电站、电厂利用能源的特殊性，它发出的电常常要输送给距离甚远的用户。
②在输电过程中输送效率的高低成了我们的首要问题，当然是效率越高越好。
③由于输电导线有电阻，且又有电流通过，根据焦耳定律RtIQ2=输电过程中必有一部分电能转化为内能，显然这种损耗越小，输送的效率就越高。
④RtIQ2=如何减小输电时的Q．A．t是要确保的，通过减少t来减少Q线是没有意义的。
a．缩短l由于两地距离确定、没有实际意义。
b．增大S 受经济及架设条件限制只限短距离输电采用。
c．减少ρ换用银那么也受经济条件约束，也是不现实的，效果也不明显。
若正在研究的超导材料能批量生产且价格便宜，倒是可以采用。
2021人教版选修《电能的输送》word教案
2021人教版选修《电能的输送》word教案电能的输送课时教学目标一、知识目标1、明白“便于远距离输送”是电能的优点之一．明白输电的过程．了解远距离输电的原理．2、明白得各个物理量的概念及相互关系．3、充分明白得；；中的物理量的对应关系．4、明白什么是输电导线上的功率和电压缺失和如何减少功率和电压缺失.5、明白得什么缘故远距离输电要用高压.二、能力目标1、培养学生的阅读和自学能力．2、通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的摸索．3、通过远距离输电原理分析，具体运算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种差不多方法：理论分析、运算和实验．三、情感目标1、通过对我国远距离输电挂图展现，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严峻后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民．2、教育学生节约用电，养成勤俭节约的好适应．（l）理论分析如何减少输电过程的电能缺失．（2）远距离输电的原理．教学重点1．远距离输电原理图的明白得．教学难点2．；；的对应关系明白得．教学过程师生互动学习感悟任务一：预习导学①什么缘故要进行远距离输电？②输电过程要紧考虑什么问题？③什么缘故输电过程有电能缺失？④减少电能缺失有什么方法，各适用于什么情形？任务二：要点导学一．.输电线上的功率缺失利用公式分析二．输电线上的电压缺失利用公式分析任务三：典型分析（1）输送4800kW的电功率，采纳110kV高压输电，若不考虑电抗的阻碍，输电导线中的电流是多少安？假如用110V电压输电，输电导线中的电流将是多少？。
物理2.7《电能输送》教案.doc
学校班级姓名日期第二章交变电流第 7 节电能的输送●●●目标导航●●●1、知道“便于远距离输送〞是电能的优点，知道输电过程。
2、知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失。
3、知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失。
4、理解远距离输电要用高压。
◆◆◆课前预习◆◆◆〖自主学习〗1、电流流过输电导线时，电流的会引起电功率的损失。
损失的电功率P=I2R，即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比。
所以为减小电能输送中损失的电功率，可以通过减小或来实现。
2、导线有电阻，输电线上有电压损失，使得用电设备两端的电压比供电电压低，据U=IR 可知，减小输电线路上电压损失的主要方法有两种：一是、二是，但是减小输电线路的电阻在实际输电过程中并不实用。
3、由P=UI ，在保证输送电功率不变的情况下，必须提高输送，才能减小，从而减小输电线路上的能量损失。
即在远距离输电中，必须采用4、输送一定功率的电能时，输电电压越高，输电线路中电流输电。
，导线因发热而损耗的电能就，输电线路上的电压损失也就。
5、高压直流输电与高压交流输电比拟〔 1〕在输送相同电功率的电能时，直流输电所用的线材仅为交流输电的2/3。
同时，直流输电杆塔结构也比交流输电简单，占地面积小。
〔 2〕稳定的直流输电不存在和引起的损耗。
（3〕用直流输电时，不需考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题。
①直流输电系统只在输电环节是，发电环节和用电环节都是。
②换流站内配有整流器和逆流器。
〖问题发现〗★★★课堂突破★★★〖探究 1〗输电线的功率损失：（1〕输电线功率损失的探究（2〕减小输电线功率损失的方法有哪些？〖典例 1〗在电能输送过程中，假设输送电功率一定，那么在输电线上的功率损失〔〕A、随输电线电阻的增大而增大B、与输送电压的平方成正比C、与输电线上电压损失的平方成正比D、与输电电流的平方成正比【归纳反思】〖探究 2〗输电线的电压损失：〔 1〕分析造成电压损失的因素〔 2〕如何减小输电线上电压损失〖典例 2〗某发电站的输出功率为 104kw ，输出电压为 4kV ，通过理想变压器升压后向 80km 远处供电。
2020-2021学年高二物理教科版选修3-2学案：2.7 电能的输送 Word版含解析
学案7 电能的输送[学习目标定位] 1.理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两个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．1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成正比，与它的横截面积S 成反比，导体电阻与构成它的材料有关，即R ＝ρlS .2．电功率P ＝UI ，热功率P ＝I 2R . 3．抱负变压器原、副线圈的三个关系：P 原＝P 副，U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1.一、电能输送中的电压损失和电能损耗 1．如图1所示，U 损＝Ir ，P 损＝I 2r .图12．无论是为减小电压损失还是减小能量损耗，都要求使用高电压送电． 二、远距离输电系统远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压． 三、直流输电当沟通输电功率很大时，电感、电容引起的电压及电能损失很大，所以现在有些大功率输电线路已经开头接受直流输电．现代的直流输电，只是在高压输电这个环节中使用直流． 解决同学疑难点一、电能输送中的电压损失和电能损耗 [问题设计]如图2所示，假定输电线路中的电流是I ，两条导线的总电阻是r ，在图中把导线电阻集中画为r ，输送功率为P ，发电厂输出的电压为U .那么：图2(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？(2)输电线上功率损失的缘由是什么？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？ (3)为什么远距离输电必需用高压呢？ 答案 (1)在输电线上有功率损失．(2)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缘由．功率损失表达式：ΔP ＝I 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 . (3)由于发电厂的输出功率P 是确定的，由P ＝UI 得，要减小输电电流I ，必需提高输出电压U . [要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R ，电流为I ) 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．ΔU ＝U －U ′＝IR . 2．功率损失(1)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ΔP ＝I 2R .(2)若输电线上损失的电压为ΔU ，则功率损失还可以表示为ΔP ＝ΔU 2R ，ΔP ＝ΔU ·I .3．减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R ＝ρlS 可知，距离l 确定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻．(2)减小输电电流I由P ＝UI 可知，当输送功率确定时，上升电压可以减小电流． 二、远距离输电电路中的各种关系 [问题设计]某发电站向远处送电的示意图如图3所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．图3。
2020-2021学年高中物理 第二章 交变电流 7 电能的输送教案3 教科版选修3-2
电能的输送●本节教材分析这节教材是学生前面所学知识综合运用解决实际问题的一个典型例子.通过本节的学习，要注意培养和提高学生运用物理知识分析、解决实际问题的能力.教材写得比较详细、通俗，可让学生阅读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论.在内容的处理上，应注意以下几个方面：1.对于电路上的功率损失，可引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论.2.讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的.目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面.但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析.3.学生常常容易将导线上的电压损失ΔU=U-U′与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论.要通过具体的例子，可引导学生进行讨论，澄清认识.要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，似快而实慢.4.课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好.希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法.节后设的阅读材料《直流输电》既可以开阔学生眼界，也可以增加知识.●教学目标一、知识目标1.知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程.2.知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失.3.知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失.4.理解远距离输电要用高压.二、技能目标培养学生阅读、分析、综合和应用能力.三、情感态度目标1.培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度.2.介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情.●教学重点找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少P与U损失.●教学难点理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU.●教学方法自学讨论法.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题（屏幕上打出）［生］阅读并展开激烈的讨论.二、新课教学1.输电线上的功率损失［师］输送电能的基本要求是什么？［生］输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济.可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电.保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定.经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小，电价低.［师］远距离大功率输电面临的困难是什么？ ［生］在输电线上有功率损失和电压损失.［师］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？如何减小输电线上的电压损失？［生1］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.［生2］设输电电流为I ，输电线的电阻为R ，则功率损失为ΔP =I 2R.［生3］根据功率损失的表达式ΔP =I 2R 可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流.［师］如何减小输电线的电阻呢？［生］根据电阻定律可知R 线=ρS1，要减小输电线的电阻R 线，可采用下述方法： ①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.②减小输电线的长度l 不可行，因为要保证输电距离.③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积．．．．．．.太粗不可能，既不经济又架设困难.［师］如何减小输电线中的电流呢？［生］在输电功率一定的条件下，根据P =UI 可知，要减小输电线中的电流I ，必须提高输电电压U ，这就是采用高压输电的道理.2.输电线上的电压损失［师］在直流输电时，输电线上电压损失的原因是什么？交流输电呢？［生1］由于输电线有电阻，电流在输电线上有电压损失.［生2］对交流输电线路来说，既有电阻造成的电压损失，也有感抗和容抗造成的电压损失.［师］在不计感抗和容抗的条件下，电压损失的表达式是什么？［生］电压损失ΔU=U-U′=I R线［师］如何减小电压损失，保证输电质量呢？［生］根据电压损失的表达式ΔU=I R线可知，要减少输电线上的电压损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻R线；其二是减少输电电流.方法同减少功率损失.［师］为了减少功率损失和电压损失，都需要采用高压输电，但并不是电压越高越好.因为电压越高，对输电线绝缘的要求就越高，这样不经济.实际输电时，要综合考虑各种因素.3.几种输电模式［师］常用的输电模式有几种？各是什么？［生1］低压输电：输电功率为100 kW以下，距离为几百米以内，一般采用220 V 的电压输电.［生2］高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十千米到几百千米，一般采用35 kV或110 kV的电压输电.［生3］超高压输电：输电功率为10万千瓦以上，距离为几百千米，必须采用220 kV或更高的电压输电.［师］我国远距离输电采用的电压有哪几种？［生］有110 kV、220 kV、330 kV、500 kV.［师］大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？［生］在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压.［师］用CAI课件展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理.如下图所示.设发电机的输出功率为P，则功率损失为ΔP=I22R用户得到的功率为P用=P-ΔP.电压损失为ΔU=I2R，则U3=U2-ΔU.4.例题分析某交流发电机输出功率为5×10.5 W，输出电压为U=1.0×10.3 V，假如输电线的总电阻R=10 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380 V.（1）画出输电线路的示意图（下图）.（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）解析：引导学生画出电路.引导学生写出各部分关系式U ∶U 1=n 1∶n 2I 2∶I 1=n 1∶n 2U 2∶U 用=n 1′∶n 2′ I 3∶I 2=n 1′∶n 2′ U 1=U 损+U 2 P =P 损+P 用户 P 损=I 22·R解：I 1=UP=500 A P 损=5%P =5%×5×105 W=2.5×104 W P 损=I 22R I 2=RP 损=50 A I 3=用户用户U P =用户损U P P -=3801075.45⨯所以101500501221===I I n n 125503801075.4523'2'1=⨯⨯==I I n n 三、小结通过本节学习，主要学习以下问题： 1.远距离输电线路上，P 损=I 2R=RU 2损，其中（I =UP 总）.2.远距离高压输电中，P损和U损都能减少.3.交流和直流输电有其各自的优点和不足.4.电站输出功率由用户消耗功率决定.四、布置作业（略0五、板书设计六、本节优化训练设计1.单相交流发电机的路端电压为220 V，输出的电功率为4400 W，发电机到用户单根输电线的电阻为2 Ω，求（1）用户得到的电压和电功率各是多少？（2）如果用变压比为1∶10的升压变压器升压后向用户输电，用户处再用变压比为10∶1的降压变压器降压后使用，那么用户得到的实际电压和电功率又是多少？2.一条河的流量为Q=40 m3/s，落差为h=5 m.利用它发电，单相交流发电机效率η，输出电压U=400 V，输电线总电阻R线=5 Ω，电线上允许损失的最大电功率为1=50%发电机输出的电功率η2倍,η2=5%，用户所需电压为220 V，设计输电线两端变压器的原、副线圈匝数比各是多少？参考答案：1.解析（1）不用变压器，直接输电时：干线中电流：I =送送U P =220104.43⨯ A=20 A电线上损失的：U 损=I ·R 线=20×2×2 V=80 VP 损=I ·U 损=1600 W用户得到的：U 户=220 V-80 V=140 VP 户=P -P 损=4400 W-1600 W=2800 W（2）用变压器时，电路如图所示.U 1=10U =2200 V I 线=1U P =22004400A=2 A U 2=U 1-I 线R=2200 V-2×4 V=2192 V所以U 户′=102U =219.2 V P 户′=P -I 线2×R =4400 W-4×4 W=4384 W2.解析：发电机将水机械能转换为电能，其中：P 输=η1ρQgh =50%×103×40×10×5 W=106 W输电线上损失：P 损=η2P 输=5×104 W输电线上允许输送的最大电流I 线=51054⨯=线损R P A=100 A而不用变压器直接输送时，输电线上电流大小：I =400106=送输U P =2500 A 100 A为减少电能损失，必须是先升压后降压，输电线路如图所示.I 1=送输U P =2500 A I 2=线损R P =100 AI 3=2201095.06⨯=-户损U P P A=2210953⨯ A 所以2511221==I I n n2295023'2'1==I I n n 143●备课资料求解输电问题的思路由于发电机本身的输出电压不可能提高，所以采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压，在解答有关远距离输电问题时，首先要将整个电路分成几段进行研究，找出跟各段电路相应的物理量；然后利用变压器工作原理和直流电路的基本定律分段列式，最后联立求解，进行计算.另外，还需注意以下几点：（1）因为输电距离不变，所以输电线长度一定. （2）发电机的输出功率通常认为是恒定的.（3）输电导线上的电能损失往往要求不能超过某一规定值.（4）记熟两个基本公式：电压关系：U升=U降+ΔU=I R线 +U降能量关系：P出=P损+P降=I2R线+IU降=IU升●备课资料汽油机点火装置的工作原理汽车中汽油发动机的点火装置是利用感应圈的原理制成的.感应圈是互感现象的重要应用之一.它实际上就是一个小功率的升压变压器.它能将十几伏的直流低电压变成数万伏的高电压，是科学实验中经常用来取得高压的一种电源设备.感应圈的结构示意图如图1所示，主体部分是在一个用许多薄硅钢片叠合而成的直条形铁芯上套有两个线圈的变压器，初级线圈绕在里层，次级线圈绕在外层，层间有良好绝缘，整个变压器经过绝缘处理后放进胶木外套筒中，空隙处灌满了很厚的一层石蜡.图1我们知道，恒定直流电是不能变压的.但不断的接通与切断直流电路却可以产生互感电动势，这表明断续的脉动直流电可以进行电压变换.这里通断电流的机构是采用一个最简单的电磁式断续器.当螺旋调节器触点Z与带有铁头的弹簧片P接触时，合上电源开关S，初级线圈中有直流电通过，于是铁芯被磁化吸引弹簧片，但此时却切断了电路；铁芯失去磁性便放开弹簧片，弹簧片又与触点Z接触，电路再度被接通.如此不断的重复下去，低压恒定直流电就变成了脉动直流电.由于初级线圈自感作用的结果，电流不能突然增大，也不能突然减小，因而变成上升被阻拦，下降被拖延的脉动直流.其波形如图2（a）所示.图中Δt1时间内的曲线表示电路接通时，电流上升的情形，而Δt2时间内的曲线则表示电路断开时，电流下降的情形，我们知道，由于初级线圈电流的变化，在初级和次级线圈中都会感应出电动势.电流的变化率越大，感应电动势也就越高.由图可见，由于电路断开时电流的变化率比电路接通时电流的变化率要大得多，所以电路断开时感应电动势也比接通时高得多.图2（b）中画出了次级的电动势e2的变化波形.由图可见，在电路接通时（Δt1时间内），感应电动势较小，而电路断开时（Δt2时间内），感应电动势上升至较大的数值.如果次级两端点D、D′相距较近，则感应电动势的正向与负向的值都可使DD′间的空气击穿而发生强烈的火花放电.这时，次级线圈中就有交变电流通过，其电流变化的规律与电动势变化的规律相同，仍如图2（b）所示.但是如果D、D′相距较远，则当电路接通时，次级的感应电动势较小.不足以使空气击穿放电，此时次级线圈没有电流通过；只有当电路断开时，由于次级感应电动势很大，DD′间的空气被击穿放电，次级线圈中才有电流通过.所以这时次级的电流是脉冲的直流电，如图2（c）所示.图2由于初级线圈的自感系数较大，当电路断开时，电流的变化率又很大，所以此时可产生约几百伏的自感电动势，比直流电源的电压要高得多.而且，因为次级线圈的匝数N2约为初级线圈匝数N1的300倍左右，次级线圈的电压将比初级线圈的电动势高约300倍，所以，次级线圈的电动势可以达到一万伏乃至几万伏的高压.因为学生已经知道自感电动势的大小与电流的变化率有关，所以上述内容可适当的进行补充，以利于学生理解自感及变压器.。
高二物理(选修3-2)电能的输送导学案
【单元内容】第五章第4节变压器第5节电能的输送【学习目标】第5节电能的输送（1）了解降低输电损耗的两个途径及电网输电过程；（2）知道高压输电的原理，理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系，能够正确分析相关问题。
【重点】输电线上损失电能的原因和输电线上损失的电能的计算。
【难点】输电系统的“输电电压”、“用户得到的电压”和输电线上“损失的电压”三者的区别与联系。
【自主预习】1、知识铺垫①设输电线电流为I，输电线总电阻为R，那么在输电线上损失的电压U损=.损失的电功率P损= .②电阻定律R= .③设电源输出电压为U，输出电流为I，则电源的输出功率为P= .2、课文预习（仔细阅读课本5分钟，并填写）①输送电能的基本要求：可靠、保质、。
②如何减少输电线上的电能损失?(1)减小导线的；(2)减小输电线中的。
其中第种方法更有效。
③实际中输送功率P不变（足够大），要使输电电流I减小，就必须提高输电．④在发电站都要安装变压器，实现高压输电．但是我们用户使用的是低压电，所以在用户附近又要安装变压器．3、预习质疑（阅读课本当中有何疑惑，请提出问题写在下面）【课堂探究】问题1：为什么说要减小输电线上电能的损失，使用减小输电电流的方法更有效？问题2：要减小输电线上电压的损失，可以用什么方法？问题3：远距离输电的过程示意图？问题4：远距离输电的过程示意图中，分析输电过程中的功率关系，电压关系，电流关系。
【例题精析】【例1】发电机的输出电压为220V，输出功率为44KW，每条输电线电阻为0.2Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？【例2】某交流发电机输出功率为5×105 W，输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总电阻10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压380 V。
2020-2021学年高中创新设计物理教科版选修3-2学案：第二章 7 电能的输送
[目的定位] 1.理解远间隔 输电线路的根本构成.2.掌握远间隔 输电线上的能量损失与哪些因素有关.3.应用理想变压器、电路知识对简单的远间隔 输电线路进展定量计算.一、电能输送中的电能损耗和电压损失1.输电线上的电压损失(1)输电线路始端电压U 跟末端电压U ′的差值，称为输电线上的电压损失，ΔU ＝U －U ′，如图1所示，电压损失还可以表示为ΔU ＝IR 线＝PUR 线.图1(2)减少输电线上电压损失的方法： ①减小输电线的电阻. ②进步输送电压. 2.输电线上的电能损耗(1)损失功率计算：ΔP ＝I 2R 线，I 为输电电流，R 线为输电线的总电阻. (2)减小输电线上功率损失的方法：①减小输电线的电阻R 线：由R 线＝ρlS 得，要减小R 线，在l 保持不变的情况下，可以减小ρ，增大S .②减小输电电流I ：由P ＝UI 得，在输送功率一定的情况下，进步输电电压，即可减小输电电流.采用高(填“高〞或“低〞)压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施. 深度考虑“进步电压，减小电流〞与欧姆定律矛盾吗？答案 不矛盾.欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律，而“进步电压，减小电流〞是从输送角度，由P ＝UI ，且P 一定的条件下得出的结论，两者没有矛盾.例1 中国已投产运行的1000kV 特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV 特高压输电，不考虑其他因素的影响.那么( ) A.输电电流变为原来的2倍B.输电线上降落的电压将变为原来的2倍C.输电线上降落的电压将变为原来的12D.输电线上损耗的电功率将变为原来的12解析 根据输送电功率P 输＝U 输I 输及P 输不变，可知，输电电流I 输＝P 输U 输∝1U 输，当U 输变为原来的2倍时，I 输变为原来的12，选项A 错误；输电线上降落的电压U 降＝I 输R 线∝I 输，所以，当输电电流变为原来的12时，输电线上降落的电压也变为原来的12，选项B 错误，C 正确；输电线上损耗的电功率P 损＝I 2输R 线∝I 2输，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的14，选项D 错误. 答案 C (1)注意区别：①输电电压U 与输电线上降落的电压ΔU ； ②输电功率P 与输电线上损失的功率ΔP .(2)抓住不变量：输送电功率不变，由P ＝UI 判断出输电电流I 的变化，从而由ΔU ＝IR 、ΔP ＝I 2R 判断ΔU 、ΔP 的变化.例2 发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线总电阻为R 线，通过输电线的电流为I ，学校输入电压为U 2，以下计算输电线功率损耗的式子中，正确的选项是( ) A.U 21R 线 B.(U 1－U 2)2R 线C.I 2R 线D.I (U 1－U 2)解析 输电线功率损耗P 损＝I 2R 线＝U 2线R 线＝IU 线，其中U 线＝U 1－U 2，故B 、C 、D 正确.答案 BCD P损＝I 2R ＝ΔU 2R＝ΔU ·I .式中必须注意，ΔU 为输电线路上的电压损失，而不是输电线电压. 二、高压输电线路的分析与计算1.输送过程图(如图2所示)：图2(1)功率关系P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝ΔP ＋P 3→能量守恒 (2)电压、电流关系U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3→理想变压器U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线→串联电路中电压、电流关系(3)输电线中电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线.(4)输电线上损耗的电功率ΔP ＝ΔUI 线＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线.2.特别强调(1)升压变压器副线圈的电压不等于降压变压器原线圈的电压，输电线上的电压损失ΔU ＝I 线R 线，输电线上的功率损耗ΔP ＝I 2线R 线.(2)输电线的电阻计算时，应注意输电线长度为间隔 的两倍. 深度考虑在电能的输送过程中，U 为输电电压，r 为输电线电阻，那么输电线中电流为I ＝Ur ，对不对？为什么？答案 不对.U 为输电电压，而不是加在输电导线上的电压，即U ≠Ir ，而输电电流可通过I 2I 1＝n 1n 2求得. 例3 一台发电机最大输出功率为4000kW 、输出电压为4000V ，经变压器T 1升压后向远方输电.输电线路总电阻R ＝1kΩ.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V ,60W).假设在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，那么( ) A.T 1原、副线圈电流分别为103A 和20A B.T 2原、副线圈电压分别为1.8×105V 和220V C.T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1 D.有6×104盏灯泡(220V,60W)正常发光解析 远间隔 输电的电路如下图，在升压变压器原线圈中有P ＝U 1I 1，故得原线圈中电流为103A ，在远间隔 输电线路中由ΔP ＝I 2线R 线得T 1副线圈中电流为20A ，应选项A 正确；在远间隔 输电线路中由P ＝U 2I 2和I 线＝I 2得U 2＝2×105V ，由ΔU ＝I线R 线，ΔU ＝U 2－U 3可得T 2原线圈电压为1.8×105V ，由于灯泡能正常发光，故T 2副线圈电压为220V ，应选项B 正确；由变压器变压特点知变压比与匝数成正比，故可得T 1变压比为1∶50，而T 2的变压比为9000∶11，应选项C 错误；正常发光时每盏灯的功率为60W ，由90%P ＝NP 额，可得N ＝6×104盏，应选项D 正确.答案 ABD远间隔 输电问题的四个关键：(1)画出一个模型——远间隔 输电模型图. (2)抓住输电的两端——电源和用电器. (3)分析两条导线——输电导线. (4)研究两次电压变换——升压和降压.例4 发电机两端的电压为220V ，输出功率44kW ，输电导线的总电阻为0.2Ω，假如用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供应用户. (1)画出全过程的线路示意图； (2)求用户得到的电压和功率；(3)假设不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率. 解析 (1)线路示意图如下图.(2)由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝2200V .据理想变压器P 入＝P 出，那么升压变压器副线圈的输出电流I 2＝P U 2＝44×1032200A ＝20A ，输电线上的功率损失和电压损失分别为P 损＝I 22R 线＝202×0.2W ＝80W.U 损＝I 2R 线＝20×0.2V ＝4V .所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为 U 3＝U 2－U 损＝2200V －4V ＝2196V ， I 3＝I 2＝20A.降压变压器副线圈的输出电压和电流为 U 4＝n 4n 3U 3＝110×2196V ＝219.6V ，I 4＝n 3n 4I 3＝10×20A ＝200A.用户得到的功率为P 4＝U 4I 4＝219.6×200W ＝4.392×104W.(3)假设直接用220V 低压供电， 线圈示意图如下图，那么输电电流I ′＝P U 1＝44×103220A ＝200A.输电线路上的电压损失ΔU ′＝I ′R 线＝200×0.2V ＝40V . 所以用户得到的电压U 2′＝U 1－ΔU ′＝220V －40V ＝180V ， 用户得到的功率为P ′＝U 2′I ′＝180×200W ＝3.6×104W. 答案 见解析1．(输电线上的损耗)500千伏超高压输电是我国目前正在施行的一项重大工程，我省超高压输电工程正在紧张建立之中．假设输送功率为3 200万千瓦，原来采用200千伏输电，由于输电线有电阻而损失的电功率为P ，那么采用500千伏超高压输电后，在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)( ) A ．0.4P B ．0.16P C ．2.5PD ．6.25P答案 B解析 根据P 损＝P 2送U 2r 可知：当输电电压由200 kV 升高到500 kV 时，其线路损耗由P 减小到0.16P ，选项B 正确．2.(输电线上的损耗)图3为远间隔 输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，假设输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，那么输电线上损失的电功率为( )图3A.(n 1n 2)U 2m 4rB.(n 2n 1)U 2m 4rC.4(n 1n 2)2(P U m )2rD.4(n 2n 1)2(P U m)2r答案 C解析 原线圈电压的有效值：U 1＝U m 2，根据U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝n 2n 1·U m2，又因为是理想变压器，所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，所以输电线上的电流I ＝PU 2，输电线上损失的电功率为P ′＝I 2·2r ＝4r ⎝⎛⎭⎫n 1n 22·⎝⎛⎭⎫P U m2，所以C 正确，A 、B 、D 错误.3．(远间隔 高压输电)(多项选择)如图4所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V ，输出的电功率为50 kW ，用电阻为3 Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，那么发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 V 供用户使用(两个变压器均为理想变压器)，对整个送电过程，以下说法正确的选项是( )图4A ．输电线上的损失功率为300 WB ．升压变压器的匝数比为1∶100C ．输电线上的电流为10 AD ．降压变压器的输入电压为4 970 V 答案 ACD解析 P 损＝0.6%P ＝300 W ，A 正确；I 线＝P 损R 线＝10 A ，C 正确；U 线＝I 线R 线＝30 V ，U 2＝P I 线＝5 000 V ，U 3＝U 2－U 线＝4 970 V ，D 正确；n 1n 2＝U 1U 2＝110，B 错误．4.(远间隔 高压输电)某小型水力发电站的发电输出功率为5×104W ，发电机的输出电压为250V ，输电线总电阻R 线＝5Ω.为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4%，必须采用远间隔 高压输电的方法，在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器.设用户所需电压为220V ，不计变压器的损失.求：(g 取10m/s 2) (1)输电线上的电流；(2)升、降压变压器原、副线圈的匝数比； (3)可供多少盏“220V ,40W 〞的白炽灯正常工作？ 答案 (1)20A (2)110 12011 (3)1200盏解析 (1)输电线中电流：P 损＝I 22R 线， 得I 2＝P 损R 线＝20A.(2)由P ＝U 2I 2，得U 2＝5×10420V ＝2.5×103V.对升压变压器：n 1n 2＝U 1U 2＝2502.5×103＝110.对降压变压器：U 3＝U 2－IR 线＝(2500－20×5) V ＝2400V ，又U 4＝220V ，故n 3n 4＝U 3U 4＝12011.(3)n ＝P －P 损P 0＝1200(盏).题组一 输电线路中的损耗问题1.(多项选择)远间隔 输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV 高得多的电压进展输电.采用高压输电的优点是( ) A.可节省输电线的材料 B.可根据需要调节交流电的频率 C.可减小输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度 答案 AC2.以下关于电能输送的分析，正确的选项是( )A.由公式P ＝U 2R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B.由公式P ＝U 2R 知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C.由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大D.由公式P ＝UI 知，输电导线上的功率损失与电流成正比 答案 C解析 输电线损失的功率ΔP ＝I 2R ，故C 正确；A 中的U 不能用输电电压，因U ＝ΔU ＋U 3，ΔU 为输电线损失的电压，U 3为用户端电压或降压变压器的初级电压，故A 、B 、D 错误. 3．(多项选择)一项名为“1 100千伏特高压隔分开关〞的“破冰实验〞在我国大兴安岭漠河县获得成功，标志着我国特高压输电技术已打破低温环境制约．为消除高压输电线上的冰凌，利用电流的热效应除冰．假设在正常供电时，输电线上送电电压为U ，电流为I ，热耗功率为ΔP ；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP ，那么除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )A ．输电电流为3IB ．输电电流为9IC ．输电电压为3UD ．输电电压为13U答案 AD解析 输电线上的热耗功率ΔP ＝I 2R 线，假设热耗功率变为9ΔP ，那么9ΔP ＝I ′2R 线，联立得I ′＝3I ，A 对；输送功率不变，即P ＝UI ＝U ′I ′，得U ′＝13U ，所以D 对.4.(多项选择)在远间隔 输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为l ，输电线损失的功率为ΔP ，用户得到的功率为P ′，那么以下关系式正确的选项是( ) A.ΔP ＝U 2SρlB.ΔP ＝P 2ρlU 2SC.P ′＝P －U 2SρlD.P ′＝P ⎝⎛⎭⎫1－Pρl U 2S 答案 BD解析 输电线电阻为R 线＝ρl S ，输电电流为I ＝PU ，故输电线上损失的电功率为ΔP ＝I 2R 线＝⎝⎛⎭⎫P U 2·ρl S ＝P 2ρl U 2S ，用户得到的电功率为P ′＝P －ΔP ＝P ⎝⎛⎭⎫1－Pρl U 2S . 5.照明供电线路的路端电压根本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电顶峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时( )A.总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B.总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C.总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D.干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一局部电压 答案 C解析 此时用电器多，电阻小(因为用电器都是并联的)，而变压器输出电压U 不变，由I ＝UR 可知，干路电流大，输电线上损失电压大，电灯两端电压小，故比深夜暗，故C 正确. 题组二 远间隔 输电问题6.(多项选择)如图1所示为远间隔 高压输电的示意图.关于远间隔 输电，以下表述正确的选项是( )图1A.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B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C.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D.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 导线横截面积越大，导线的电阻越小，电能损失就越小，A 对；在输送功率一定的前提下，进步输送电压U ，由I ＝PU知，电流I 减小，发热损耗减小，B 对；假设输送电压一定，由I ＝PU 知，输送的电功率P 越大，I 越大，发热损耗就越多，C 错；高压输电要综合考虑材料本钱、技术、经济性等各种因素，不是电压越高越好，D 对.7.如图2所示，甲是远间隔 输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，那么( )图2A.用户用电器上交流电的频率是100HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500VC.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D解析 由u －t 图像可知，交流电的周期T ＝0.02s ，故频率f ＝1T ＝50Hz ，选项A 错误；交流电的电压最大值U m ＝500V ，故有效值U ＝U m2＝2502V ，选项B 错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定，选项C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据I 1I 2＝n 2n 1，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P ＝I 21R 得，输电线损失的功率减小，选项D 正确. 8.(多项选择)在如图3所示的远间隔 输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的总电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，以下说法中正确的有( )图3A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 答案 CD解析 升压变压器原线圈两端电压不变，变压比不变，故副线圈两端电压不变，A 错误；I ＝PU ，U 损＝IR 线，U 3＝U 2－U 损，因P 变大，I 变大，所以U 损变大，所以降压变压器原线圈两端电压U 3变小，故降压变压器的输出电压减小，B 错误；P 损＝⎝⎛⎭⎫P U 2R 线，因P 变大，所以P 损变大，C 正确；P 损P＝⎝⎛⎭⎫P U 2R 线P＝PR 线U 2，因P 变大，所以P 损P变大，D 正确. 9.远间隔 输电的原理图如图4所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器，那么以下关系式中正确的选项是( )图4A.I 1I 2＝n 1n 2 B.I 2＝U 2RC.I 1U 1＝I 22RD.I 1U 1＝I 2U 2答案 D解析 根据理想变压器的工作原理得I 1U 1＝I 2U 2、I 1I 2＝n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压，故I 2≠U 2R .而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和.选项D 正确.10．图5为模拟远间隔 输电实验电路图，两理想变压器的匝数n 1＝n 4<n 2＝n 3，四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为一样的理想交流电流表，L 1、L 2为一样的小灯泡，灯丝电阻R L >2R ，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A 、B 端接入低压交流电源时( )图5A ．A 1、A 2两表的示数一样B ．L 1、L 2两灯泡的亮度一样C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压 答案 D解析 远间隔 输电过程中，应用高压输电可以减小输电线上的功率损失，R 1上消耗的功率小于R 3上消耗的功率，C 项错；而比拟两个不同输电回路，输电线电阻一样，由P 损＝I 2·2R 可知，A 1示数小于A 2示数，A 项错；根据欧姆定律可知，R 2两端电压小于R 4两端电压，D 项正确；由于输电线上损失电压不同，故两灯泡两端电压不同，故亮度不同，B 项错． 11.某小型实验水电站输出功率是20kW ，输电线总电阻是6Ω.(保存四位有效数字) (1)假设采用380V 的电压输电，求输电线损耗的功率.(2)假设改用5000V 高压输电，用户利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压. 答案 (1)16.62kW (2)226.2V解析 (1)输电线上的电流为I ＝P U ＝20×103380 A≈52.63A第 11 页 输电线路损耗的功率为P 线＝I 2R ＝52.632×6W ≈16620W ＝16.62kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流变为I ′＝P U ′＝20×1035000A ＝4A 用户在变压器降压前获得的电压U 1＝U ′－I ′R ＝(5000－4×6)V ＝4976V根据U 1U 2＝n 1n 2，用户得到的电压为 U 2＝n 2n 1U 1＝122×4976V ≈226.2V . 12.如图6所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，假设发电机的输出功率是100kW ，输出电压是250V ，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，求：图6(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(2)假设输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.答案 (1)6250V 16A (2)15.625Ω 6000V解析 (1)对升压变压器，据公式U 2U 1＝n 2n 1，有 U 2＝n 2n 1U 1＝251×250V ＝6250V I 2＝P 2U 2＝P 1U 2＝1000006250A ＝16A. (2)P 损＝I 22R 线，P 损＝0.04P 1所以R 线＝0.04P 1I22＝15.625Ω 因为ΔU ＝U 2－U 3＝I 2R 线所以U 3＝U 2－I 2R 线＝6000V .。
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学案7 电能的输送
[学习目标定位] 1.理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两个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．
1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成 ，与它的
横截面积S 成 ，导体电阻与构成它的材料有关，即R ＝ρl S . 2．电功率P ＝ ，热功率P ＝ .
3．理想变压器原、副线圈的三个关系：
P 原＝ ，U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1
.
一、电能输送中的电压损失和电能损耗
1．如图1所示，U 损＝ ，P 损＝ .
图1
2．无论是为减小电压损失还是减小能量损耗，都要求使用 送电．
二、远距离输电系统
远距离输电的基本原理：在发电站内用 变压器 ，然后进行远距离输电，在用电区域通过 变压器降到所需的电压．
三、直流输电
当交流输电功率很大时， 、 引起的电压及 损失很大，所以现在有些大功率输电线路已经开始采用直流输电．现代的直流输电，只是在 这个环节中使用直流．
一、电能输送中的电压损失和电能损耗
[问题设计]
如图2所示，假定输电线路中的电流是I ，两条导线的总电阻是r ，在图中把导线电阻集中画为r ，输送功率为P ，发电厂输出的电压为U.那么：
图2
(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？
(2)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？
(3)为什么远距离输电必须用高压呢？
[要点提炼]
输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R ，电流为I)
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．ΔU ＝U －U′＝IR.
2．功率损失
(1)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ΔP ＝I2R.
(2)若输电线上损失的电压为ΔU ，则功率损失还可以表示为ΔP ＝ΔU2R
，ΔP ＝ . 3．减小电压、功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻
由R ＝ρl S
可知，距离l 一定时，使用电阻率小的材料， 导体横截面积可减小电阻． (2)减小输电电流I
由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．
二、远距离输电电路中的各种关系
[问题设计]
某发电站向远处送电的示意图如图3所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．
图3
(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)．
(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？
[要点提炼]
远距离输电问题的分析
1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图3，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．
2．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．
3．综合运用下面三方面的知识求解
(1)能量守恒：
P ＝U1I1＝U2I2＝P 用户＋
ΔP ＝I 22R
P 用户＝U3I3＝U4I4.
(2)电路知识：U2＝ ＋U3
ΔU ＝I2R
(3)变压器知识：U1U2＝I2I1＝n1n2
U3U4＝I4I3＝n3n4. 其中ΔP ＝I2R ，ΔU ＝I2R 往往是解题的切入点．
一、输电线上功率损失的计算
例1 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)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？它占输出功率的比例是多少？
(3)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？它占输出功率的比例是多少？
二、远距离输电问题
例2发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，则：
(1)画出全过程的线路示意图；
(2)求用户得到的电压和功率；
(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率．
1．(输电线上功率损失的计算)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。
假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( ) A.P 4 B.P 2 C ．2P D ．4P
2．(输电线上功率损失的计算)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′、P 用的关系式正确的是 ( )
A ．P′＝U2S ρL
B ．P′＝P2ρL U2S
C ．P 用＝P －U2S ρL
D ．P 用＝P(1－PρL U2S )
3．(远距离输电问题)在如图4所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )
图4
A ．升压变压器的输出电压增大
B ．降压变压器的输出电压增大
C ．输电线上损耗的功率增大
D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
4．(远距离输电问题)某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW ，输出电压为250 V ，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V 电压，求应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器？。