1、第二章 交变电流目标定位1.理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两个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 .学案 7 电能的输送知识探究 自我检测如图 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，在图中把导线电阻集中画为 r，输送功率为 P，发电厂输出的电压为 U.那么：一、电能输送中的电压损失和电能损耗 知识探究问题设计图 1(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？答案 在输电线上有功率损失 .(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？答案 由于
2、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 .功率损耗表达式： P损 I2r.所以降低输电损耗的两个途径为： 减小输电线的电阻 r； 减小输电电流 I.(3)为什么远距离输电必须用高压呢？答案 因为发电厂的输出功率 P是一定的，由 P UI知，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耗 (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 .U损 U U Ir.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 I2r.(
3、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 I3.减小电压损失和功率损耗的方法(1)减小输电线的电阻由 R 可知，距离 l一定时，使用电阻率小的材料， 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， 电压可以减小电流 .增大升高二、远距离输电电路中的各种关系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 .问题设计图 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 ).答案 第一个回路
4、： P1 U1I1第三个回路： P4 U4I4(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案 若两个变压器为理想变压器，要点提炼远距离输电问题的分析1.远距离输电基本原理在发电站内用 升压，然后进行远距离输电，在用电区通过 降到所需的电压 .2.解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图 2，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置 .3.分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的负载，而相应的副线圈是下一个回路的电源 .升压变压器降压变压器P损U损典例精析一、输电线上功率损耗的计算例 1 超导材料电阻降为零的温度称为临界温度 .1987年我国科学家制成了临界温度为 90
5、 K的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电 .现有一直流电路，输电线的总电阻为 0.4 ，它提供给用电器的电功率为 40 kW，电压为 800 V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为 ( )A.1 kW B.1.6 103 kW C.1.6 kW D.10 kW答案 A 例 2 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？答案 2 500 A(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？它占输出功率的比例是多少？(3)若将电压升高
6、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？它占输出功率的比例是多少？例 3 某小型水电站的电能输送示意图如图 3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 ( )二、远距离输电问题图 3答案 AD例 4 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 ，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
7、器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；解析 示意图如图所示(2)求用户得到的电压和功率；输电线路上的电压损失和功率损耗分别为UR I2R 20 0.2 V 4 V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 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用户得到的功率为P4 I4U4 200 219.6 W 4.392 104 W答案 219.6 V 4.392 104 W(3)若不经过变压而直接将电输送到用户，求用户得到的电压和功率 .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
8、率为 P4 IU4 200 180 W 3.6 104 W解析 若不采用高压输电，用 220 V低压直接供电时，电路如图所示 .答案 180 V 3.6 104 W课堂要点小结1 2 3 自我检测1.(输电线上功率损失的计算 )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 ( )1 2 3答案 A1 2 32.(输电线上电压损失问题 )照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的 .可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些 .这是因为用电高峰时 ( )A.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低B.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小
