第三章 第四节 电能的输送-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（人教版 ）

第四节 电能的输送　　　　　　► 对应学生用书P59 课标要求 核心素养 知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。 1.物理观念：知道交变电流从发电站到用户的输电过程。 2．科学思维：知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行计算；理解远距离输电时决定电能损耗的因素，理解高压输电的原因。 3．科学态度与责任：有学习和研究电能的输送的兴趣和内在动机。 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、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，必须减小输电线电阻或减小输电电流。 1．减小输电线的电阻：从R＝ρ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；除此之外还可以选用电阻率较小的导体。 2．减小输电导线中的电流：从公式P＝IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压。 二、电网供电 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。 【概念辨析·试身手】 (1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电线电流的二次方成正比。(√) (2)由P＝可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小。(×) (3)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。(√) (4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为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。(×) (5)用高压输电是为了降低输电线上的电损。(√) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 输电线上功率和电压损失的计算 　　　　　　　　　　　　　　　　 【要点培优】 1．输电线上的电功率损失 (1)原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。 (2)计算式：①P线＝I2R线；②P线＝IU线；③P线＝。 2．输电线上的电压损失 若用U表示输电线始端电压，U′表示输电线末端电压，则U线＝U－U′或U线＝IR线。 3．电压损失与输电电压的关系 如果远距离输电的电功率P不变，输电电压为U，输电导线电阻为R线，则输电导线上发热损失的功率P损＝I2R线＝2R线，因此输电电压若提高到nU，则P损将减为原来的。 [思考·探究] 如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，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)。 探究：(1)用户两端的电压是多大？ (2)输电线上功率损失的主要原因是什么？ 提示：(1)U′＝U－ΔU＝U－R。 (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。 【应用培优】 [例1] (多选)如图是远距离输电的示意图，两个变压器均为理想变压器，输电导线的总电阻为R，升压变压器匝数比为n1∶n2，发电机输出的电功率为P，输出电压为U，导线上损失的功率为P损，用户得到的功率为P用，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，输电线上输送的电流大小为I。下列判断正确的是(　　 ) A．输电线上电流大小为I＝ B.输电线上损失的电压为U损＝ C．输电线上损失的功率P损＝R D．用户得到的功率P用＝P－R 解析：选BD。对于理想变压器有U＝U1，P＝UI1＝U2I2，＝，解得I2＝＝I，故A错误；输电线上损失的电压U损＝I2R＝，故B正确；输电线上损失的功率P损＝IR＝R，故C错误；用户得到的功率P用＝P－P损＝P－R，故D正确。 [训练] 1.远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的发电机。若输出电功率为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．() B．() C．4()2()2r D．4()2()2r 解析：选C。P＝U1I1、U1＝。由理想变压器规律得＝，则输电线上损失的电功率ΔP＝I·2r＝4()2r，故选C。 要点二 | 远距离输电 　　　　　　　　　　　　　　　　 【要点培优】 1．远距离输电的几个基本关系式 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝P损＋P3，P3＝P4。 (2)电压关系：＝，U2＝U线＋U3，＝。 (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝。 (4)输电电流：I线＝＝＝＝。 (5)输电导线上损耗的电功率P损＝P2－P3＝IR线＝＝U线I线。 (6)输电导线