3.4 电能的输送 导学案 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2022级高二物理教学案 2024-1.2 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＝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；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∶1 C．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>1 B．n<1 C．输电线上损失的功率为 D．输电线上损失的功率为 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。 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，这就是电网。 3．输电线路如图所示 4．基本关系 (1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3。 (2)电压关系：＝ ，＝ ，U2＝ΔU＋U3。 (3)电流关系：＝ ，＝ ，I2＝I3＝I线。 (4)输电电流：I线＝＝＝。 (5)功率损失：P损＝I线ΔU＝IR线＝2R线。 (6)输电导线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3。 【例2】如图所示，假设一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电。输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ） A．变压器原、副线圈电流分别为10A和20A B．变压器原、副线圈电压分别为和220V C．变压器和的变压比分别为1：50和40：1 D．有盏灯泡（）正常发光 【针对训练2】如图所示，某小型水电站发电机输出的电功率，发电机的输出电压为，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列升压变压器降压变压器说法正确的是（　　） A．用户端交流电的频率为100Hz B．用户得到的功率为20kW C．输电线上损失的功率为500W D．降压变压器原、副线圈的匝数比 【课堂检测】册P123 1-5 【自我反思】 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$