3.5电能输送-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第二册）

选择性必修二学案 第三章 交变电流 5　电能的输送 一、新课标要求 1．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。 2．知道远距离输电时输电线上电能的损耗与哪些因素有关。 3．理解减小电能损耗的两个途径以及高压输电的原理。 4．知道远距离输电的典型电路，能利用变压器和电路的规律解决远距离输电问题。 二、科学素养要求 1.物理观念：电能输送。 2.科学思维：体会输电过程，培养分析推理能力。 3.科学探究：探究与输电线上电能的损耗相关的因素，学会提出物理问题、获取和处理信息、得出结论并作出解释，提高自身“科学探究”的物理学科核心素养。 4.科学态度与责任：培养科学精神和实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 四、教材研习 知识点一　降低输电损耗的两个途径 [情境导学] 为了减少输电线上的电功率损失，通常需要提高输电电压和减小输电导线的电阻。但有同学从下列论证中得出了相反结论：“设输电电压为U，输电导线电阻为R，功率损失P＝。因此，要降低P值，就应降低输电电压和增加输电线的电阻。”请问，这位同学的论证过程错在哪里？ 提示：公式P＝中电压是输电线电阻两端的电压，并非是输电电压，根据P送＝IU，P损＝I2R可知，降低损失功率应提高电压或减小输电线电阻。 [知识梳理] 1．输送电能的基本要求 (1)可靠：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：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 2．输电线上的功率损失：P＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻。 3．降低输电损耗的两个途径 (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，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加线的横截面积。 (2)减小输电导线中的电流：为减小输电电流，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。前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。 4．高压输电 (1)现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已采用500 kV和750 kV的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV的超高压。 (2)输电电压并不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。 (3)实际输送电能时，要综合考虑输送功率的大小、距离的远近、技术和经济等要求，选择合适的输电电压。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。(√) (2)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。(×) (3)现实中通常主要用增加导线的横截面积来减小输电损耗。(×) (4)远距离输电时，输电电压越高越好。(×) 2．[多选]远距离输送交变电流都采用高压输电，我国正在研究用远高于330 kV的电压进行输电，采用高压输电的优点是(　　) A．可提高输电效率 B．可根据需要调节交变电流的频率 C．可减少输电线上的电功率损失 D．可加快输电的速度 知识点二　电网供电 [情境导学] 某发电站向远处送电的示意图如图所示。 发电站一端和用户一端的变压器作用各是什么？ 提示：发电站一端的变压器是升压变压器，把电压升高用于远距离输电；用户一端的变压器是降压变压器，把电压降低供用户使用。 [知识梳理] 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)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。 (3)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。(×) (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)远距离输电时，若升压变压器匝数之比为1∶n，降压变压器匝数之比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。(×) (4)电网输电使电力供应更加可靠，质量更高。(√) 2．远距离输电线路的示意图如图所示，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、副线圈的匝数之比决定 C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 　四、要点突破 要点一 输电线上的电压和功率损失问题 [问题探究] 如图所示，假