第3章 第4节 电能的输送(Word教师用书)-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第4节　电能的输送 [学习目标] 1.了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径(物理观念).2.经历建立远距离输电模型的过程，体会建立理想模型的思维方法(科学思维).3.知道远距离输电线路的基本构成，能够对简单的远距离输电问题进行计算(科学思维)． 知识点一　降低输电损耗的两个途径 1．输送电能的基本要求 (1)可靠：指保证供电线路可靠地工作，故障少． (2)保质：保证电能的质量——电压和频率稳定． (3)经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少． 2．降低输电损耗的两个途径 输电线上的功率损失P＝I2r，由此可知，有两个途径能减少输电损耗． (1)途径一：减小输电线的电阻，在输电距离一定的情况下，应当选用电阻率小的金属材料．此外，还需要尽可能增加导线的横截面积，但是，导线的横截面积的增加是有一定限度的． (2)途径二：减小输电导线中的电流. 3．高压输电 (1)为了降低输电线路中的损耗，就要减小输电电流；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)输电电压也不是越高越好．电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高，线路修建费用就会增多，同时对变压器的要求也相应提高． (3)实际输送电能时要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济等． 知识点二　电网供电 1．远距离输电的基本过程 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． 2．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．电网输电的优点 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益． (2)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高． 1．判断下列说法的正误． (1)一般情况下高压输电的导线是铜铝合金而不是银，原因是同种情况下，使用银材料，输电线损失的功率大．(×) (2)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压．(√) (3)采用高压输电的优点是可加快输电的速度．(×) (4)当输送功率和输电电压一定，且使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小．(√) 2．下列关于电能输送的分析，正确的是(　　) A．由公式P＝知，输电电压越高，输电线上功率损失越少 B．由公式P＝知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少 C．由公式P＝I2R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　输电线上损失的功率P损＝I2R线＝，U损指输电线上的分压，而不是输电电压，选项C正确． 考点一　对输电线上功率损失的理解 【例题1】 采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为(　　) A．55 kV B．110 kV C．440 kV D．880 kV 思维导引：(1)输电线上的功率损失ΔP＝I2r，I变为原来的时，ΔP变为原来的；(2)输电线上的电流I＝，在P不变时，U增大2倍，则电流变为原来的. 答案　C 解析　输电线上损耗的功率P＝I2r，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，电流I要减小为原来的，当输送功率一定时，输电电压要升高为原来的2倍，选项C正确． 计算输电线上功率损失的两种方法 1．P损＝ΔUI＝，ΔU是输电线两端的电压，即输电线上损失的电压． 2．P损＝I2R线＝2R线，U是指输电电压，即从发电站发出后，经变压器升高后的电压． 说明：计算输电线上损失的功率时，要注意区分两个电压：输电电压(输电线始端的电压)U和输电线上的损失电压ΔU. 【变式1】 “西电东送”工程中，为了减少输电损耗，必须提高输电电压．从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106 kW，输电电压为1 000 kV，输电线电阻为100 Ω.若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为(　　) A．105 kW B．104 kW C．106 kW D．103 kW 答案　A 解析　输电电流I＝，输电线路损失的电功率P损＝I2r＝2r＝1×105 kW；当改用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于P损，选项A正确． 考点二　对输电线上电压损失的理解 【例题2】 某小河水流量为4 m3/s，水流下落的高度为5 m．现在利用它来发电，设所用发电机的总效率为50% (g取9.8 m/s2)，求： (1)发电机的输出功率； (2)若输电导线的总电阻为4 Ω，输电导线上损失的电功率为发电机输出功率的5%，则输电导线上的电压损失． 思维导引：(1)水的重力势能转变为发电机的电能，能量的转化为50%；(2)电压损失ΔU＝IR，需要求解输电电流，可根据I＝求解． 解析 (1)水由高