高二物理下学期 第3周 远距离输电导学案
高二物理学案 远距离输电
高二物理学案47远距离输电课前案【学习目标】1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。
2．知道降低输电损耗的两个途径。
3．明确高压输电的特点。
一、知识预习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 =I 2R ，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ΔU =IR 可知，减小输电线路上电压损失的主要办法有两种：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 输电。
二、有关远距离输电的几个要点：1、原理：减小输电线的电压损失和功率损失，即要减小电流，又不减小输送功率，由IU P =知，只能提高输电电压。
2、损失：①电压损失：因输电线的电阻而产生线线R I U =∆，32U U U -=∆，2U 是升压变压器的副线圈上的电压，3U 是降压变压器的原线圈电压。
②功率损失。
因输电线电阻产生线线线R U R I P22∆==∆ 3、三个关系：（1）电压损失关系：32U U U -=∆理想变压器的电压损失是输电线上的电阻导致，升压变压升压变压器 降压变压器 用户R 线器的输出电压和降压变压器的输入电压的差就是电压损失。
（2）功率损失关系：线线线R U R I P 22∆==∆，输电线上电阻发热导致功率损失，升压变压器输出功率和降压变压器的输入功率的差即为功率损失。
（3）功率关系损入用P P P -=课中案例1． 远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n 倍，关于输电线上由电 阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是：（ ）A ．输电线上的电功率损失是原来的1/nB ．输电线上的电功率损失是原来的1/n2C ．输电线上的电压损失是原来的1/nD ．输电线上的电压损失是原来的1/n2例2．某发电机输出功率是100kw ，输出电压是250V ，从发电机到用户间的输电线总电阻为 8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V ，求：升压变压器的输出电压和输送电线上的传输电流各为多少？升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比各是多少？课后案1．远距离输送交变电流都采用高压输电。
高二物理导学案(选修3-2远距离输电)
第二节：变压器1．变压器(1)构造：由和绕在铁芯上的两个线圈组成。
①原线圈：与连接的线圈。
②副线圈：与连接的线圈。
(2)变压器的工作原理：变压器工作的基础是互感现象，电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生(3)作用：改变交变电流的电压，不改变交变电流的和。
2．电压与匝数的关系(1)理想变压器：没有的变压器。
(2)电压与匝数的关系：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的之比，即：(3)两类变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫变压器。
题型一：变压器的工作原理1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()．A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈2．理想变压器在正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是()．A．每匝线圈中磁通量的变化率B．交变电流的频率C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势3．对理想变压器作出的判断正确的是()A．高压线圈匝数多、电流大、导线粗B．低压线圈匝数少、电流小、导线细C．高压线圈匝数多、电流大、导线细D．低压线圈匝数少、电流大、导线粗题型二：变压器的基本规律4．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是()．A．副线圈输出电压的频率为50 HzB．副线圈输出电压的有效值为31 VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输入功率增加5．一台理想变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈的电流、输出电压及输出功率是()．A．5 A,250 V,50 kWB．5 A,10 kV,50 kWC．200 A,250 V,50 kWD．200 A,10 kV,2×103 kW6．理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是()．A．I1由I2决定B．U2与负载有关C．P1由P2决定D．以上说法都不正确题型三：变压器的应用7．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R 和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则()．A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小8.在绕制变压器时，某人将2个线圈误绕在如图所示的变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，而另一半则通过中间的臂，已知线圈1和2的匝数比为2∶1，在不接负载的情况下( )．A ．当线圈1输入电压为220 V 时，线圈2输出电压为110 VB ．当线圈1输入电压为220 V 时，线圈2输出电压为55 VC ．当线圈2输入电压为110 V 时，线圈1输出电压为220 VD ．当线圈2输入电压为110 V 时，线圈1输出电压为110 V9.理想变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝21，原线圈接在有效值为200 V 的正弦交流电源上，当原线圈电流方向如图所示，大小逐渐减小到零的时刻，副线圈a 、b 两端( )．A ．a 、b 间电势差为100 2 V ，a 端电势较高B ．a 、b 间电势差为100 2 V ，b 端电势较高C ．a 、b 间电势差为1002V ，b 端电势较高 D ．a 、b 间电势差为零第三节：电能的输送一．电能的输送1．电能相比煤、石油等能源便于远距离输送2．输送电能的基本要求：______、________、_______。
3.4电能的输送导学案-高二下学期物理人教版选择性
第三章第4节电能输送学科：物理授课人：马魁芳授课班级：二年十四班〖教学目标与核心素养〗物理观念∶只能电能的输送其实也就是能量的输送，其过程中电压与功率都存在着必然的损耗。
科学思维∶通过降低输电损耗的分析，体会科学思维的在构建物理模型中的重要作用。
科学探究：培养学生运用物理规律和公式分析解决实际问题的能力。
科学态度与责任∶通过对简单的远距离输电线路分析与计算，体会科技对社会发展的推动作用。
〖教学重难点〗教学重点：理论分析如何减少能量损耗和理解远距离输电原理图。
教学难点：对远距离输电原理图的理解。
〖教学过程〗视频引入我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区，而用电量大的城市多在东部沿海地区。
从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗?引入课题：这就涉及到了远距离输电的问题。
知识点一：输送电能的基本要求：、、知识点二：降低输电损耗的两个途径：1、2、1.(多选) 特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低.我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术.假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU.在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电.输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′.不考虑其他因素的影响，则（）A.ΔP′＝14ΔP B.ΔP′＝12ΔPC.ΔU′＝14ΔU D.ΔU′＝12ΔU2.某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为6V，定值电阻R1=R2=20Ω，小灯泡L1、L2的规格均为“6V 1.8W”，理想变压器T1、T2原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（）A. L1与L2一样亮B. L2比L1更亮C. R1上消耗的功率比R2的大D. R1上消耗的功率比R2的小知识点三：远距离输电的电路分析电压关系：电流关系：功率关系：输电线路功率损失的计算方法：3.一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率为500 kW，升压变压器原线圈两端的电压为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，变压器均为理想变压器，求：(1)升压变压器副线圈两端的电压；(2)输电线上的功率损失及用户得到的功率；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比.知识点四：电网供电。
高中物理第4章远距离输电4.3电能的远距离传输学案鲁科版选修3_20112240.docx
第3讲电能的远距离传输[目标定位] 1.了解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.3.了解交变电流从变电站到用户的输电过程及电网设计.4.了解高压直流输电的原理．一、为什么要采用高压输电1．电功率损失(1)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．(2)在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取减小导线中电流的方法．2．电压损失：在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只能采取减小输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法．3．高压输电：由P＝UI知，在保证P不变的情况下，必须提高输送电压U，才能减小电流I.二、高压交流输电1．远距离输电的基本思路．如图1所示．在发电站内用升压变压器升高电压．然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降压．图12．电网通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．3．电网送电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益．(2)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．三、高压直流输电直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交流；输电过程中只用两根导线．整流器和逆变器可以实现交流电和直流电的转换.一、降低输电损耗的两个途径 1．输电导线上的功率损失(1)损失功率计算：设输电电流为I ，输电线电阻为R 线，则输电线上的功率损失为ΔP ＝I 2R 线． (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，提高输电电压，即可减小输电电流．采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施． 2．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，称为输电线路上的电压损失，ΔU ＝U －U ′，如图2所示，电压损失还可以表示为ΔU ＝IR 线＝P UR 线．图2(2)减少输电线上电压损失的方法： ①减小输电线的电阻． ②提高输送电压．例1 远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n 倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)( )A ．功率损失是原来的1nB ．功率损失是原来的1n2C ．电压损失是原来的1nD ．电压损失是原来的n 倍 答案 BC解析 设输电电压为U ，所输送的功率为P ，输电线路总电阻为R 线，则输电电流I 线＝P U，线路的功率损失ΔP ＝I 2线R 线＝P 2R 线U 2，可知ΔP ∝1U2，当输电电压U 升高为原来的n 倍时，功率损失变为原来的1n 2，故选项B 正确；线路上的电压损失ΔU ＝I 线R 线＝PR 线U ，可知ΔU ∝1U，当输电电压升高为原来的n 倍时，电压损失变为原来的1n，故选项C 正确．针对训练 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，通过导线的电流为I ，学校输入电压为U 2，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是( )A.U 21R 线 B.(U 1－U 2)2R 线C ．I 2R 线 D ．I (U 1－U 2) 答案 BCD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．二、远距离输电及基本关系 1．输电线路的构成由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成． 2．远距离输电的基本关系(如图3所示)图3(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)输电导线中电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线.(4)输电导线上损耗的电功率： ΔP ＝ΔUI 线＝I 2线R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线． 3．特别强调(1)升压变压器副线圈的电压U 2不等于降压变压器原线圈的电压U 3，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)计算输电线的电阻时，应注意输电线长度为距离的两倍． (3)处理远距离输电问题．首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置；其次解题时要抓“两头”——电源、用电器．要注意“中间两条线”——输电线，以变压器为界将整个输电电路划分为三个独立的回路．以变压器为联系的纽带将“两头”与中间“输电线”联系起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算．例2 发电机两端电压为220V ，输出功率44kW ，输电导线的总电阻为0.2Ω，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． (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送到用户，求用户得到的电压和功率． 答案 见解析解析 (1)示意图如图所示．(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，则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＝ΔU ＝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)若直接用220V 低压供电，电路如图所示，则输电电流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.输电线上损耗的问题1．某发电厂原来用电压为U 1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高为U 2后输电，输送的电功率保持不变．若输电线路的总电阻为R 线，则下列说法中正确的是( )A ．由公式I ＝P U 2可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的150B ．由公式I ＝U 2R 线可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍 C ．由公式P ＝I 2R 线可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的12500D ．由公式P ＝U 22R 线可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2500倍答案 AC解析 由U 1U 2＝n 1n 2可知，U 2＝50U 1，输送功率不变，由公式I ＝P U 2可知，输电线中的电流变为原来的150，选项A 正确；由P ＝I 2R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22·R 线可知，输电线上的功率损耗减为原来的12500，C 选项正确；B 、D 选项中的U 2应为损失的电压，所以选项B 、D 是错误的．2．某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km 外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500kV 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2×105A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC ．若改用5kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD ．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 ＝3×106×103500×103A ＝6×103A ，A 错；输电线上损失的电压为U损＝IR ＝6×103×2.5V ＝1.5×104V ＝15kV ，B 项正确；当用5kV 电压输电时，输电线上损失的功率若超过3×106kW ，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．远距离高压输电的应用3．某小型水电站的电能输送示意图如图4所示，发电机的输出电压为200V ，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220V 的用电器正常工作，则( )图4A.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 答案 AD解析 由于输电线上有电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数的关系，可知要让用电器正常工作，必须有n 2n 1＞n 3n 4，故A 项对，B 、C 项错；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D 项也正确．4．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个电站，输送的电功率为P ＝500kW ，当使用U ＝5kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻R 线；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？ 答案 (1)60% 20Ω (2)22.4kV解析 (1)由于输送功率为P ＝500kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12000度，终点得到的电能E ′＝7200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I ＝P U计算，为I ＝100A ，而输电线损耗功率可由P 损＝I 2R 线计算，其中P 损＝480024kW ＝200kW ，因此可求得R 线＝20Ω.(2)输电线上损耗功率P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2·R 线∝1U2，原来P 损＝2200kW ，现在要求P 损′＝10kW ，计算可得输电电压应调节为U′＝22.4kV.精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
物理粤教版高二年级选修3-2第二章第7节远距离输电教学设计1.doc
《远距离输电》教学设计一．教学目标1、知识与技能(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) 培养学生综合全面的分析问题和解决问题的能力。
(6) 培养学生实事求是的科学态度。
2、过程与方法(1) 利用研究性学习小组的调查和学生合作学习相互结合，探索物理规律。
(2) 利用多媒体课件与课堂演示实验相互结合，探究物理规律。
3、情感态度与价值观(1) 通过我国超导研究的介绍，激发学生的爱国热情。
(2) 通过对实际生活中的电能输送问题分析讨论，激发学生探索物理规律的热情。
(3) 通过学生对海高用电情况调查和计算，培养学生从身边事做起养成节约能源的好习惯。
(4) 体验合作探究学习的快乐，调节人际交往能力，协调能力。
二、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。
三、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。
三、课时安排1课时四、教具准备可拆式变压器(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)、学生电源五、学生活动设计1．通过自学，学会分析要减少P线可能的方法。
2．通过例题训练、观察演示实验使学生理解远距离输电为什么要采取高压，是如何实现的。
六、教学步骤(一)明确目标了解远距离输电原理，并结合实际分析解决问题。
(二)整体感知这节课是交变电流、变压器、电功率、串并联、欧姆定律等电学知识的综合应用。
解决实际问题的典型例子。
既起到巩固知识、深化知识的作用，又培养学生的分析问题、解决问题的能力，同时从联系实际的应用中提高学生学习物理的兴趣。
(三)重点、难点的学习与目标完成过程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。
2011高二物理学案：2.7远距离输电(粤教版选修32)
常发光， T2 的副线圈的电压为
220
V，B
正确；
T2 的变压比
U U
3 4
＝
1.8× 105 220
＝
9
000 11 ，
C
错误；根据
U 3I 2＝ 60n，解得 n＝ 6× 104， D 正确． ]
点评 远距离输电线路图如下
各物理量有下列关系
(1) 电压关系：
U
发
＝
U
1，
U1＝ U2
n1 n2
，
U
在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的
10%，变压器 T1 和 T2 的耗损可忽略， 发电机处于
满负荷工作状态，则下列说法错误的是 ( )
A ． T1 原、副线圈电流分别为 103 A 和 20 A B． T2 原、副线圈电压分别为 1.8× 105 V 和 220 V
C． T1 和 T2 的变压比分别为 1∶ 50 和 40∶ 1 D．有 6× 104 盏灯泡 (220 V,60 W) 正常发光
2．输电线上的功率损失 P＝ ________，降低输电损耗的两个途径为：
______________________ ， ________________________.
3 ．现代的直流输电，只有
________ 这个环节使用高压直流，
________ 、 ________ 及
____________仍然是交变电流． 发电机发出的交变电流经变压器升压后， 由换流设备将 ________ 变为 ________，高压的直流经远距离传输后，再由换流设备将 ________换为 __________ ，然后，
4． (双选 )某小型水电站的电能输送示意图如图 2 所示，发电机的输出电压为 200 V ，输电
高中物理第2章交变电流第7节远距离输电学案粤教版选修3_2
第七节 远距离输电[学习目标] 1.知道从电厂到住宅的输电过程和输电线路.2.了解输电线上的功率损耗与何种因素有关及降低功率损耗的措施．知道高压输电的道理．(重点)3.了解高压交流和高压直流输电的优缺点.4.会利用变压器的规律和能量守恒的观点对简单的远距离输电进行定性分析和计算．(重点、难点)一、高压输电原理 1．基本要求既能安全、保质，又能减少电能损耗，降低输电系统成本． 2．输电线路远距离输送电网基本结构：如图所示(输出功率为P ，输出电压为U )．3．功率损耗输电导线损失的电功率：由P 损＝I 2线R 线可推得P 损＝(P U)2R 线． 4．两个关系功率关系：P 入＝P 线＋P 用． 电压关系：U 2＝U 线＋U 3. 二、远距离输电 1．降低输电损耗的途径(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积．(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．2．高压直流输电 (1)直流输电的优点不存在感抗和容抗引起的电能损失． (2)直流输电的基本过程在发电站区域经变压器升压，由换流设备将交流电变成直流电，用高压直流电进行远距离传输，在用户区域由换流设备将直流电变为交流电，经变压器降压送给用户．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)输电线上的电压损失可用ΔU ＝Ir 计算，r 为输电线的电阻．(√) (2)输电电压越高越好．(×)(3)家庭用电常用铜导线，是为了减小输电导线的电阻，从而减小电能损失．(√) (4)远距离输电时，当输送电功率不变，提高输电电压，能减小电流，提高输电效率．(√) (5)远距离输电，若用高压直流输送可以减小因感抗和容抗造成的损失．(√) 2．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是( ) A ．使输电线粗一些 B ．减小输电线长度 C ．减少通电时间D ．采用高压输电D [从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流．]3．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 2B ．U 21∶U 22 C ．U 22∶U 21D ．U 2∶U 1C [由公式P ＝IU 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 2R U2，故P 损1∶P损2＝U 22∶U 21，选项C 正确．]输电线功率损耗的计算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，可用以下三式计算：(1)ΔP ＝I 2R ； (2)ΔP ＝I ΔU ； (3)ΔP ＝ΔU2R.I 为输电电流，R 为输电线的电阻，ΔU 为输电线上损失的电压．3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线路的电阻由R ＝ρL S可知，距离一定时，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． 【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？它占输出功率的几分之几？(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？它占输出功率的几分之几？思路点拨：①由I ＝P U算电流，由P ＝I 2R 算损耗功率． ②由P 损P算输出功率占总功率的几分之几． [解析] (1)由P ＝UI 得I ＝P U ＝5×1082×105A ＝2 500 A.(2)输电线上损失的功率ΔP ＝I 2·2r ＝2 5002×2×10 W＝1.25×108W 损失功率与输出功率之比为 ΔP P ＝1.25×1085×108＝14. (3)当电压升高至50万伏时I ′＝P U ′＝5×1085×105A ＝1 000 A输电线上损失的功率为ΔP ′＝I ′2·2r ＝1 0002×2×10 W＝2×107W 损失功率与输出功率之比为 ΔP ′P ＝2×1075×108＝125. [答案] (1)2 500 A (2)1.25×108W 14(3)1 000 A 2×107W 125计算输电导线上功率损失的三种方法(1)ΔP ＝I 2R ，I 为输电导线中的电流，R 为导线的电阻．(2)ΔP ＝ΔU2R，ΔU 为输电导线上损失的电压，R 为导线的电阻．(3)ΔP ＝ΔUI ，ΔU 为输电导线上损失的电压，I 为导线中的电流．1．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失减为原来的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AC [输电线上的电流为I ＝P U，或者I ＝ΔUR，其中ΔU 为输电线上电阻R 两端的电压，而不是输送电压，故A 对，B 错；输电线上的功率损失P 损＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ，C 对；如果用P 损＝U 2R ，则U 为R 上的分压ΔU ，故D 错．],远距离输电电路的分析与计算1.远距离输电电路图(如图所示)2．分析方法：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．远距离输电过程中的几个电压(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U 2. (2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U 4. (3)损失电压：①大小：等于输电导线始端电压与末端电压的差值，即ΔU ＝U 2－U 3＝I 2R .②形成原因：输电导线有电阻，有电流通过时，会在线路上产生电势降落，导致输电线路末端的电压低于始端的电压．4．输电过程中的几个关系(1)功率关系：P 1＝P 2，P 2＝ΔP ＋P 3，P 3＝P 4. (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， U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3.(3)发电机输出的电流：I 1＝P 1U 1. (4)输电电流：I 2＝P 2U 2＝P 3U 3＝ΔUR.(5)输电线损耗功率：ΔP ＝ΔU ·I 2＝I 22·R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R .【例2】 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW ，输出电压为400 V ，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV 高压输电，最后用户得到220 V 、9.5 kW 的电力，求：(1)水电站升压变压器的原、副线圈匝数比n 1n 2； (2)输电线路导线电阻R ；(3)降压变压器的原、副线圈匝数比n 3n 4.[解析] 已知输电功率为10 kW ，而用户得到的功率为9.5 kW ，所以损失的功率为0.5 kW ，等于导线的电阻与输电电流的平方之积．(1)升压变压器的原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝400 V 2 000 V ＝15. (2)由P 损＝I 22R 可知，输电线上损失的功率和导线电阻R 及输电电流有关，而输电电流又取决于输电电压及输电功率，则有I 2＝P U 2所以R ＝P 损I 22＝P 损P U 22＝10 000－9 50010 0002 0002Ω＝20 Ω. (3)降压变压器原线圈上的电压U 3＝U 2－I 2R ＝U 2－P U 2R ＝(2 000－10 0002 000×20)V＝1 900 V所以降压变压器的原、副线圈匝数比n 3n 4＝U 3U 4＝9511.[答案] (1)15 (2)20 Ω (3)9511远距离输电问题的分析方法(1)正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量． (2)抓住变压器变压前后各量间关系，求出输电线上的电流．(3)计算电路功率问题时常用关系式：P 损＝I 2线R 线，注意输电线上的功率损失和电压损失． (4)电网送电遵循“用多少给多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定．2．图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为50 Ω.降压变压器右侧部分为火灾报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小，电压表V 可以显示加在报警器两端的电压(报警器未画出)。
3.4电能的输送导学案高二下学期物理人教版选择性
3.4电能的输送【学习目标】1.了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。
【重点难点】1、电能输送中的电压损失和功率损耗的计算2、两组变压器的物理量的关系计算。
【预习问题】一、降低输电损耗的两个途径1.输送电能的基本要求：（1）可靠：（2）保质：（3）经济：2.降低输电损耗的两个途径：要减少输电线路上的功率损失，由公式P损＝I2R线知，必须或减。
（1）要减小电阻，从R＝ρlS看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体。
（2）从公式P＝UI来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输电电流就必须。
【课堂学习过程】任务一：电能输送中的电压损失和功率损耗学生独立思考小组讨论展示工作原理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′＝ (I为输电电流，R为输电线的电阻)。
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＝。
(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＝，P损＝U损I。
3．减小电压损失和功率损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻在输电距离一定的情况下，为了减小输电线的电阻，应当使用电阻率的金属材料，还要尽可能导线的横截面积。
(2)减小输电电流I由P＝UI可知，当输送功率一定时，输电电压可以减小电流。
【例1】如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，则两次输电导线的横截面积之比为（）A．1∶2500 B．2500∶1C．1∶250 D．250∶1【针对训练1】交流发电机的输出电压为U，采用如图所示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数的比值为m，降压变压器原、副线圈匝数的比值为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U，下列说法正确的是（）A．m>1B．n<1C．输电线上损失的功率为2221mn Um r（）D．输电线上损失的功率为2 U mr任务二、电网供电学生独立思考小组讨论展示工作原理1．远距离输电的基本原理：在发电站内用压器，然后进行远距离输电，在用电区域通过变压器所需的电压。
高中物理选择性必修2 第三章交变电流_第四节远距离输电(二)-教案
远距离输电教学目标：(1) 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;并理解电压损耗和能量损耗的关系。
学情分析：学生已经在3-1教材中学习了电路中功率、电压、电阻、电流、电阻等各个物理量关系，同时又有前一节变压器基础知识的铺垫，通过导学案引导，让学生在本节课中发现问题，解决问题，再发现问题，小组合作探究解决问题，最后达到突破难点，理解重点的目的。
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。
一、从生活走进物理1、三峡水电站2、核电站3、抽水蓄能发电站在实际生活中，为了合理地利用天然资源，水电站要建筑在河流上，火电站有时要建筑在煤矿附近。
但是用电的地方却分布很广，有的地方离发电站很远。
发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济二、分析降低输电损耗的途径【自主学习】教师给出输电原理图，学生阅读教材根据原理图完成以下内容设输电电流为I，输电线的电阻为R，则功率损失为∆P=____有什么方法可以减少输电中功率损失？在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的倍？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的倍？你认为哪个途径对于降低输电损耗更为有效？教师提问1、怎样减小电阻依据是什么？方案一:由电阻定律可知，在输电线长度L一定的情况下，为了减小电阻，应当选用、的导线。
学生查阅资料：几种导体材料在20℃时的电阻率材料 ρ/Ω·m 银 1．6×10-8 铜 1．7×10-8 铝 2．9×10-8 钨 5．3×10-8 铁1．0×10-7目前一般用电阻率较小的 作导线材料。
河北省石家庄市复兴中学高中物理选修3-2学案：远距离
交变电流远距离输电（第三课时）(2)【学习目标】1．了解互感器的结构及工作原理2．知道远距离输电减小能耗的方法，熟练掌握利用有关规律解决远距离输电的有关问题【重点难点】重点：远距离输电减小能量损失的分析依据和方法及解决有关问题的规律应用难点：远距离输电过程的分析【导学流程】了解感知一．互感器(1)电压互感器：用来把电压变成电压．(2)电流互感器：用来把电流变成电流．针对训练钳形电流表的外形和结构如图10－2－2所示．图甲中电流表的读数为1.2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则 ( )A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 AB．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 AC．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A二、电能的输送1．根据P损＝I2R线，减少输电电能损失有两种方法．(1)减小输电线的电阻：由R＝ρlS可知，要减小输电线的电阻R线，在输电距离不变情况下，可采用减小材料的、增大导线的等方法．(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝，要减小电流，应提高输电电压．2．远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流I ＝ ，输电线上损失功率P 损＝I 2R 线＝ R 线，可知P 损∝1U 2. (1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3.(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的功率P 损＝I 线ΔU ＝I 线2R 线＝(P 2U 2)2R 线．当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的1n . 深入学习例1．中国已投产运行的1000 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1000 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 4B.P 2C ．2PD ．4P例2．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×118 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2.0×118 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9×118 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻归纳总结：例3．在如图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( )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迁移应用例4 某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V，输出电功率为50 kW，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？【展示设计·学习交流】1．口头展示：远距离输电的能量损失分析和减小能耗的方法2．板书展示：提纲中例2、例3的分析方法3．学生在学习过程中生成的其他问题【合作探究·拓展知识】如图10－1－13所示，矩形裸导线框长边的长度为2L ，短边的长度为L ，在两个短边上均接有电阻R ，其余部分电阻不计，导线框一长边与x 轴重合，左边的坐标x ＝0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系B ＝B 0sin(πx 2L)．一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R ，开始时导体棒处于x ＝0处，从t ＝0时刻起，导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动．求：(1)导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的过程中力F 随时间t 变化的规律．(2)导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的过程中回路产生的热量．。
第四章第三节《远距离输电》导学案
高二物理w2-4-4-1第四章第三节《远距离输电》导学案编写人：熊益鹏编写时间：2014-5班级：____________组别：____________组名：____________姓名：____________【学习目标】1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径.2.知道远距离输电线路的基本构成.3.会对简单的远距离输电线路进行定量计算.【重点难点】掌握高压输电有关计算。
【学法指导】自主合作学习、科学探究、逻辑推理等综合运用【学习过程】探究一.为什么远距离输电要用高压输电1.输送电能的基本要求是：2.如右图，发电厂发电机的端电压为U，输出电功率为P，.则：①输电电流:I= ；②电压损失:U损= ；③功率损失:P损= ；④用户得到U用= ；⑤用户得到P用= 。
若输送P=10KW的电功率，采用U=４００Ｖ的电压输电，线路总电阻为１０Ω，则：①输电电流:I= ；②电压损失:U损= ；③功率损失:P损= ；④用户得到U用= ；⑤用户得到P用= 。
若采用U=2KＶ的电压输电，则:①输电电流:I= ；②电压损失:U损= ；③功率损失:P损= ；④用户得到U用= ；⑤用户得到P用= 。
探究二.交流高压输电1.根据上面的学习设计一个远距离输电线路的方案，标清各回路的电流。
电压I1、I2、I3、I4、 U1、U2、U3、 U4、U用、U损、 n1、 n2、n3、 n4、P输、 P损、P用.2.远距离输电电路中的各种关系(1)电压关系：U 发＝U 1，U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝ ，U 3U 4＝n 3n 4，U 4＝U 用.(2)电流关系：n 1I 1＝n 2I 2，I 2＝ ，n 3I 3＝n 4I 4. (3)功率关系：P 发＝P 1＝P 2，P 2＝ ，P 3＝P 4＝P 用. 3.远距离输电中的两种损失(1)输电线路上的电压损失： 是输电线路的电压损失，即U 损＝U －U ′＝IR 线＝PUR 线.(2)输电线上损耗的电功率：P 损＝P －P ′＝I 2R线＝P 2U 2R 线＝I (U －U ′)＝IU 线＝(U －U ′)2R 线. 由此可知，当输送的电能一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的1n2.例：将电厂发出的400V 电压通过升压变压器，采用10KV 电压输送10KW 的电功率，线路总电阻为10Ω，则 (1)升压变压器的原副线圈匝数比是多少？ (2)输电导线中的电流是多少？线路损失的电压是多少？ (3)若降压变压器的匝数比为45：1，用户得到的电压是多少？ (4) 输电中损失的电功率是多少？用户得到功率是多少？ 【我的知识网络】【当堂训练】1、变压器接入某输电电路中，现以相同的输入电压U，不同的输出电压输送相同的电功率P，输电线电阻为R．当副线圈与原线圈匝数比为K时，输电线线路上损耗的功率为；当匝数比为nK时，线路上损耗的功率为原来的______倍2、关于电能输送的以下分析，正确的是 ( )A.由公式P=U2/R得出，输电电压越高，输电导线上的功率损失越大B.由公式P=U2/R得出，输电导线的电阻越大，功率损失越小C.由公式P=I2R得出，输出电流越大，输电导线上的功率损失越大D.由公式P=IU得出，输出导线上的功率损失与电流成正比3、发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校输入电压为U2，下列4个计算输电线损耗的式子中，不正确的是（）A、21URB、212()U UR-C、2I RD、12()I U U-4、如图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()A.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5、如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，最后用户得到220V，9.5kW的电力，求：（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比n1/n2；（2）输电线路导线电阻R；（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比n3/n4.I1升压器发电机用户降压器n1n2n3n4U1 U4U2 U3I2 I3 I46、发电机的端电压220 V，输出电功率44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为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送到用户，求用户得到的电压和功率．【课后反思】本节课我掌握了：还存在的疑问：给老师的建议：。
高中物理的远距离电路教案
高中物理的远距离电路教案
教学目标：
1. 了解远距离电路的基本原理和特点；
2. 掌握远距离电路中的相关计算方法；
3. 能够分析和解决远距离电路中的问题。
教学重点：
1. 远距离电路的组成和特点；
2. 计算远距离电路中的电流、电压和功率；
3. 远距离电路中的载波传输和信号传输。
教学内容：
1. 远距离电路的组成和特点；
2. 电流、电压、功率的计算；
3. 载波传输和信号传输。
教学过程：
一、导入：
教师通过提问或举例介绍远距离电路的概念及其在现实生活中的应用。
二、讲解：
1. 远距离电路的组成和特点；
2. 电流、电压、功率的计算方法；
3. 载波传输和信号传输的原理和方法。
三、实例演练：
教师结合实际案例，让学生进行计算和分析，并引导学生思考问题的解决方法。
四、讨论交流：
学生就远距离电路中遇到的问题进行讨论和交流，分享解决方法和经验。
五、课堂练习：
布置相关的练习作业，以巩固学生对远距离电路的理解和运用。
六、总结提升：
教师对本节课的重点内容进行总结，并提出进一步提高的建议和要求。
教学反思：
教师根据学生的实际情况和学习表现，及时调整教学方法和内容，以提高教学效果。
拓展延伸：
学生可通过实验或实地考察等形式，进一步深入了解远距离电路的应用和发展趋势。
高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3
高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修31．大型发电机发出十几千伏的电压，在发电站区域通过变压器升高到几十万伏，然后进行远距离输电，当电能被输送到用电区域后，再根据不同的用电需求，用变压器将电压降低，这就是远距离输电．2．实验表明：在输电导线的电阻不变的前提下，提高输电的电压，减小输电电流，可以达到减少输电过程中的功率损耗、更有效地输送电能的目的．预习交流1我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束，低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠．农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象（离变压器较远的用户）：（1）电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；（2）日光灯不能启动；（3）洗衣机转动力度小等．尤其是过节时现象更明显，这是为什么呢？输送电能的高压线答案：因为电能在输送中存在电压损失和电能损失．低压输电线较细，电阻较大，导线的电压降较大，致使用户末端电压远低于额定电压（有时甚至不高于160 V）．到了过节的时候，各家用电器增多，所有用电器都并联，总电阻会更小，线路电流更大，输电导线上分得的电压变多，致使用户电压降低，就会出现上述现象．经过低压改造后，换上了合格的输电导线，以上现象就不明显了．二、为什么要采用高压输电1．电功率损失：输电导线上有电阻，当电流通过时，由于电流的热效应会引起电功率的损失．可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失．2．高压输电：减小电阻要增粗导线，增粗导线又带来两个不利：其一，耗费更多的金属材料；其二：会使导线太重，给架线带来很大困难．只有采用小电流输电才会避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠提升电压来实现．预习交流2现在大功率输电采用直流输电好还是交流输电好？答案：直流输电，直流输电比交流输电损耗少．一、输电线上的电压损失假定两条输电线的总电阻为r ，在如图所示的输电示意图中等效画为r ，输送的功率为P ，发电厂输出的电压为U1，则输电线上损失的电压为多少．怎样减小输电线上损失的电压呢？答案：由得，1P U I =1P I U =所以1Pr U Ir U ∆== 因此减小输电线电阻、提高输电电压可以减小输电线上损失的电压．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电压比为（ ）．A ．U1/U2B ．C ．D ．U2/U12212/U U 2221/U U 答案：D解析：输电线上的电流为I ＝，输电线上损失的电压为U 损＝IR＝，可见在输送功率不变的情况下，损失的电压与输电电压成反比，故D 项正确．1．输电线上的电压损失输电线路始端电压U 与输电线路末端电压U′的差值．ΔU ＝U －U′＝IR （R 为输电线路电阻）．2．减小输电线路电压损失的两种方法（1）减小输电线路电阻由R ＝ρ可知，间距一定时，使用电阻率小的材料、增大导体横截面积均可减小电阻．（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．3．输电线路的构成主要有：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器，如图所示．二、输电线上的电功率损失1．探究如何减少输电线路的功率损失．答案：根据P 损＝I2r 可知，减小输电线的电阻和输电线中的电流可减少输电线路的功率损失．。
高二物理复习学案 变压器 远距离输电
高二物理复习学案变压器 远距离输电★学习目标：1、了解变压器的工作原理；2、熟练应用变压器的规律能分析各量的变化情况；3、掌握远距离输电的模型，能熟练的解答远距离输电的问题。
★知识梳理：一、变压器1、变压器的原理 是变压器的工作基础。
由于互感现象，使得穿过原副线圈的 相同。
根据E= 得 ，原、副线圈产生感应电动势E 与匝数n 成 。
2、理想变压器的变压、变流规律和功率关系： ★、变压规律：★、变流规律： ★、功率关系：二、电能的输送1、电功率损失和电压损失★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= 。
★、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：★、★、3、高压输电网络及各物理量间关系：★、远距离输电线路图：★、常用分析公式：★、输电电流：I 2=★、输电导线损失的电功率：P 损=★、输电导线损失的电压：U 损=【巩固提高】I 1 I 2 U nn R U1．对于理想变压器来说，下列说法中不正确的是（ ）A ．变压器是利用互感现象制成的B ．变压器可以改变各种电源的额定功率C ．变压器不仅能改变电压，还同时改变电流D ．变压器的初级电流随次级电流的增大而增大2.某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R 。
则下列说法正确的是（ ）A ．输电线上的电流R U I =B ．输电线上的电流U P I 0=C ．输电线上损失的功率R UP P 20)(= D ．输电线上损失的功率R U P 2= 3. 理想变压器原线圈接有理想交流电流表，副线圈接有两个电热器R 1与R 2，其铭牌参数分别为“220V 1100W ”和“220V 440W ”，如图甲所示。
若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压时，两电热器均正常工作，则下列说法正确的是（ ）A ．变压器原线圈的输入电功率为1540WB ．变压器原、副线圈的匝数比为311：22C ．原线圈输入电压为3110VD ．理想交流电流表的示数为7A4.用220V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V ，通过负载的电流图像如图所示，则（ ）A ．变压器输入功率约为3. 9WB ．输出电压的最大值是110VC ．变压器原、副线圈匝数比是1：2D ．负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+2π)A 5. 如图理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b 。
高二物理电能的远距离传输导学案
高二物理电能的远距离传输导学案6、6KW,把这些电能输给某山村的线路总电阻为0、5Ω。
①若采用220V电压供电,电路中电流为___________A,输电线上发热功率为______W,用户得到的功率为_____W、②若采用2200V 电压供电,电路中电流为___________A,输电线上发热功率为______W,用户得到的功率为_____W、②电压是①的____倍，线路损耗只有①的____倍。
知识探索（3）了解高压交流的高压直流电的优缺点及两种系统的区别和联系。
重点区分：（1）区分开输送电压和损失电压，明白损失的电压在哪部分损失的，它与输送电压有何联系与区别。
（2）区分输送功率和损失功率，明白损失的功率是在哪部分损失的，它与输送功率及用户得到的功率间的关系。
导与学：输电站用户U送U损U损U用（1）从以下图中明白从变电站到用户的输电过程。
问题：①实际的输电线有无电阻？（填“有”或“无”）当电流通过输电线时，如何表达在输电线上损失的热功率？②输电站与输电线及用户组成一个闭合回路，由串联电路电压特点可知：U送= （填写U送与U用、U损间的关系）③能量是守恒的，由此可以表示出输送功率P送与输电线上损失的功率P 损和用户得到的功率P用间的关系是：④若输送的电流是I送，则输送功率P送与U送和I送间的关系是如果输送相同的电功率，提高电压时，其输送电流将如何变化从而使输电线上损失的电压将如何变化输电线上损失的电功率将如何变化：⑤为什么要提高电压来减少功耗？⑥如果输电线上的电阻为R，输电电流为I送，则在输电线上损失的电压为U损= ；损失的功率P损= 。
如果将输送电压提高到原来的100倍，则输电电流将（填“增大”“减小”“不变”），损失的电功率将变为原来的倍。
⑦由此可知，输电线上的电压损失和功率损失的来源是什么？如何减小这种损失使用户得到的功率多呢？⑧了解高压直流输电系统的基本原理（见课本P84图4-29）；了解高压直流输电相对于高压交流输电的优越性。
粤教版高二物理选修3《远距离输电》教案及教学反思
粤教版高二物理选修3《远距离输电》教案及教学反思教案设计课时安排本节课为选修3的第7个课时，在这之前，学生已经学习了直流电路和电磁场基础知识。
课时设计如下：•第1节课：介绍远距离输电的基本概念，讲解输电线路的组成和工作原理。
•第2节课：重点讲解高压输电线路的防雷措施和绝缘技术。
•第3节课：从分布式电源和新能源角度深入探讨远距离输电的前景和问题。
教学目标通过本节课的学习，学生应该能够：•熟练掌握远距离输电的基础概念和组成结构，了解高压输电线路的工作原理；•掌握高压输电线路的防雷措施和绝缘技术；•意识到分布式电源和新能源的发展趋势，并思考远距离输电面临的新问题和挑战。
教学重点和难点•重点：讲解高压输电线路的防雷措施和绝缘技术；•难点：理解分布式电源和新能源在远距离输电中的应用和问题。
教学方式•讲授：老师通过课件、黑板、多媒体等方式，系统地介绍远距离输电的基础概念和组成结构，防雷措施和绝缘技术，以及分布式电源和新能源的应用和问题；•讨论：老师针对具体问题，引导学生进行讨论和答疑，提高学生的理解和思考能力；•实验：在学习高压输电线路的防雷措施和绝缘技术的过程中，安排相关实验进行演示，提高学生的实验操作能力和理论联系能力。
教学反思教学方法本次授课采用了讲授、讨论、实验相结合的教学方式，效果较好。
通过讲授，让学生了解到远距离输电的基本概念和组成结构，防雷措施和绝缘技术，以及分布式电源和新能源在远距离输电中的应用；通过讨论，让学生针对具体问题，深入理解掌握相关内容；通过实验演示，让学生亲身体验高压输电线路的工作原理和防雷措施。
教学内容本节课的教学内容较为繁杂，学生的学习负担较大。
尤其是高压线路的防雷措施和绝缘技术部分，需要学生掌握大量的专业词汇和知识点，难度较大。
在教学过程中，我尽可能采取了简单明了、生动形象的方式讲解，同时也通过讨论和实验演示等形式，提高学生的学习兴趣和参与度。
教学时间本节课的教学时间为3个课时，相对较短，难以穷尽所有的内容，需要在有限的时间内完成涉及的知识点。
广东省阳东广雅学校2014_2015学年高二物理下学期第3周远距离输电导学案
第三节课远距离输电一、从发电站到用户的输电线路远距离输电过程：发电机输出的电压通过变压器升高到几十万伏，然后进行远距离输电．当电能被输送到用电区域后，再用变压器将电压降低．二、为什么要用高压输电减小电能损失的方法有两种：(1)减小导线的电阻．(2)减小输电导线中的电流，即提高输电的电压．三、直流输电：现代的直流输电，只有输电这个环节使用高压直流，发电、用电及升、降电压仍然是交变电流．一、降低输电损耗的两个途径[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．功率损失表达式：ΔP＝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得，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 ＝ΔU2R，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 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． [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ΔU ＝IR 较大，用户得到的电压U －ΔU 变低，达不到额定电压，因此白炽灯灯光较暗．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．升压变压器 降压变压器图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、n 1、n 2、n 3、n 4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：P 1＝U 1I 1第二个回路：U 2＝ΔU ＋U 3，P 2＝ΔP ＋P 3＝I 2线R ＋P 3 第三个回路：P 4＝U 4I 4(2)若两个变压器为理想变压器，则有：U 1U 2＝n 1n 2、I 1I 2＝n 2n 1、P 1＝P 2；U 3U 4＝n 3n 4、I 3I 4＝n 4n 3、P 3＝P 4. [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，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置(参考图2)．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 ＝U 1I 1＝U 2I 2＝P 用户＋ΔPΔP ＝I 22RP 用户＝U 3I 3＝U 4I 4.(2)电路知识：U 2＝ΔU ＋U 3 ΔU ＝I 2R(3)变压器知识：U 1U 2＝I 2I 1＝n 1n 2U 3U 4＝I 4I 3＝n 3n 4. 其中ΔP ＝I 22R ，ΔU ＝I 2R 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？它占输出功率的几分之几？(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？它占输出功率的几分之几？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ΔP ＝I 2·2r ＝2 5002×2×10 W＝1.25×108W 损失功率与输出功率之比为ΔP P ＝1.25×1085×108＝14(3)将电压升高至50万伏时，I ′＝PU ′＝5×108W5×105 V ＝1 000 A输电线上损失的功率ΔP ′＝I ′2·2r ＝1 0002×2×10 W＝2×107W损失功率与输出功率之比为ΔP ′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． 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失分别为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＝44×103220 A ＝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 3.6×104W第四节课远距离输电习题课1．(输电线上功率损失的计算)(单选)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.P4B.P2C ．2PD ．4P答案 A2．(输电线上功率损失的计算)(双选)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 ′＝U 2SρLB ．P ′＝P 2ρLU 2SC ．P 用＝P －U 2SρLD ．P 用＝P (1－P ρLU 2S) 答案 BD3．(远距离输电问题)(双选)在如图3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题组一减小输电损失的途径1．(单选)中央电视台《焦点访谈》多次报导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 C2．(双选)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．增大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少电路的发热损耗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．高压输电一定是电压越高越好，所以我们要尽可能地提高输送电压答案 AB3．(单选)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 B4．(单选)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，下面选项不能．．表示输电导线上损耗的功率的是 ( )A.U 21RB.U 1－U 22RC ．I 2RD ．I (U 1－U 2)答案 A5．(单选)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 2B ．U 21∶U 22 C ．U 22∶U 21 D ．U 2∶U 1答案 C6．(双选)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失减为原来的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题组三 远距离输电问题7．(双选)某小型水电站的电能输送示意图如图2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2A.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 答案 AD8．(单选)某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过发电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．经变压器降压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( )①升压变压器的副线圈的电压变大 ②高压输电线路的电压损失变大 ③降压变压器的副线圈上的电压变大 ④降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大A ．①②B ．②③C ．③④D ．②④答案 D9．(双选)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 线＝1 k Ω，到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V 、60 W)．若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，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5×104盏灯泡(220 V 、60W)正常发光 答案 AB10．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)输电线上损失的电功率为多少？ (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 000A ＝20 A输电线上损失的功率ΔP ＝I 22r ＝202×10 W＝4 000 W. (2)输电线上损失的电压 ΔU ＝I 2r ＝20×10 V＝200 V 降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝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；(4)计算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＝100 0006 250A ＝16 A(3)P 损＝I 22R 线，P 损＝0.04 P 1所以：R 线＝0.04P 1I 22＝4 000162 Ω＝15.625 Ω因为ΔU ＝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＝0.96×100 000 W＝96 000 W ＝96 kW.。
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高二物理下学期第3周远距离输电导学案一、从发电站到用户的输电线路远距离输电过程：发电机输出的电压通过变压器升高到几万伏，然后进行远距离输电、当电能被输送到用电区域后，再用变压器将电压降低、二、为什么要用高压输电减小电能损失的方法有两种：(1)减小导线的电阻、(2)减小输电导线中的电流，即提高输电的电压、三、直流输电：现代的直流输电，只有输电这个环节使用高压直流，发电、用电及升、降电压仍然是交变电流、一、降低输电损耗的两个途径[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、功率损失表达式：ΔP＝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得，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＝，ΔP＝ΔUI、3、减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R＝ρ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、[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ΔU＝IR较大，用户得到的电压U－ΔU变低，达不到额定电压，因此白炽灯灯光较暗、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、升压变压器降压变压器图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＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR＋P3第三个回路：P4＝U4I4(2)若两个变压器为理想变压器，则有：＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4、[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，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置(参考图2)、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＋ΔPΔP＝IRP用户＝U3I3＝U4I4、(2)电路知识：U2＝ΔU＋U3ΔU＝I2R(3)变压器知识：＝＝＝＝、其中ΔP＝IR，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？它占输出功率的几分之几？(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？它占输出功率的几分之几？解析(1)由P＝UI得I＝＝＝2500 A(2)输电线上损失的功率ΔP＝I22r＝25002210 W＝1、25108 W损失功率与输出功率之比为＝＝(3)将电压升高至50万伏时，I′＝＝＝1 000 A输电线上损失的功率ΔP′＝I′22r＝1 0002210 W＝2107 W损失功率与输出功率之比为＝＝答案(1)2500 A (2)1、25108 W (3)1 000 A 2107 W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、解析(1)示意图如图所示(2)升压变压器的输出电压U2＝U1＝220 V＝2200 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I2＝＝ A＝20 A输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR＝I2R＝200、2 V＝4 VPR＝IR＝2020、2 W＝80 W降压变压器上的输入电流和输入电压分别为I3＝I2＝20 AU3＝U2－UR＝2200 V－4 V＝2196 V降压变压器上的输出电压和输出电流分别为U4＝U3＝2196 V＝219、6 VI4＝I3＝1020 A＝200 A用户得到的功率为P4＝I4U4＝200219、6 W＝4、392104 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＝＝ A＝200 A，输电线路上的电压损失UR′＝IR＝2000、2 V＝40 V所以用户得到的电压为U4′＝U1－UR′＝220 V－40 V＝180 V用户得到的功率为P4′＝IU4′＝200180 W＝3、6104 W答案(1)见解析图(2)219、6 V4、392104 W(3)180 V3、6104 W第四节课远距离输电习题课1、(输电线上功率损失的计算)(单选)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、B、C、2PD、4P答案 A2、(输电线上功率损失的计算)(双选)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′＝B、P′＝C、P用＝P－D、P用＝P(1－)答案BD3、(远距离输电问题)(双选)在如图3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题组一减小输电损失的途径1、(单选)中央电视台《焦点访谈》多次报导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 C2、(双选)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、增大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少电路的发热损耗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、高压输电一定是电压越高越好，所以我们要尽可能地提高输送电压答案AB3、(单选)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－()2RC、P－D、()2R答案 B4、(单选)发电厂发电机的输出电压为U1，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U2，下面选项不能表示输电导线上损耗的功率的是 ( ) A、B、C、I2RD、I(U1－U2)答案 A5、(单选)输电导线的总电阻为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∶U2B、U∶UC、U∶UD、U2∶U1答案 C6、(双选)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＝，提高电压后输电线上的电流降为原来的B、根据公式I＝，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＝I2R＝R，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的D、根据公式P损＝，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题组三远距离输电问题7、(双选)某小型水电站的电能输送示意图如图2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n1、n2、降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(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2A、>B、<C、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答案AD8、(单选)某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过发电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器、经变压器降压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时()①升压变压器的副线圈的电压变大②高压输电线路的电压损失变大③降压变压器的副线圈上的电压变大④降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大A、①②B、②③C、③④D、②④答案 D9、(双选)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T1升压后向远方输电，输电线路总电阻R线＝1 kΩ，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V、60 W)、若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则 ( )A、T1原、副线圈电流分别为103 A和20 AB、T2原、副线圈电压分别为1、8105 V和220 VC、T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D、有5104盏灯泡(220 V、60W)正常发光答案AB10、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)输电线上损失的电功率为多少？(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？答案(1)4 000 W (2)解析(1)根据理想变压器的变压规律＝得输电电压U2＝U1＝240 V＝6 000 V输电电流I2＝＝ A＝20 A输电线上损失的功率ΔP＝Ir＝20210 W＝4 000 W、(2)输电线上损失的电压ΔU＝I2r＝xx V＝200 V降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－ΔU＝6 000 V－200 V＝5800 V根据理想变压器的变压规律得：＝＝＝、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；(4)计算降压变压器的输出功率、答案(1)见解析图(2)6250 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＝，有U2＝U1＝250 V＝6250 VI2＝＝＝ A＝16 A(3)P 损＝IR线，P损＝0、04 P1所以：R线＝＝Ω＝15、625 Ω因为ΔU＝U2－U3＝I2R线所以U3＝U2－I2R线＝(6250－1615、625)V＝6 000 V(4)P4＝P1－P损＝0、96P1＝0、96100 000 W＝96 000 W＝96 kW、第 1 页共 1 页。