1、第五章交變電流第五課電能的運(yùn)輸在教室立標(biāo)1 .知識(shí)和技能知道容易長(zhǎng)距離輸送是電能輸送的優(yōu)點(diǎn)之一，知道電力的輸送過(guò)程知道如何減少輸電線路中的電力損失和電力損失知道降低輸電線路電壓損失和電壓損失的方法理解遠(yuǎn)程輸電使用高壓的理由2 .過(guò)程和方法用公式推導(dǎo)功率損耗和電壓損耗公式，得到物理理論知識(shí)在解決實(shí)際問(wèn)題中的重要作用通過(guò)分析影響功率損耗和電壓損耗的因素，明確應(yīng)采取的措施，體會(huì)到確定優(yōu)選方案綜合運(yùn)用所學(xué)的電磁學(xué)知識(shí)理解分析解決電能輸送問(wèn)題3 .情感態(tài)度和價(jià)值觀通過(guò)學(xué)習(xí)電能的輸送過(guò)程，認(rèn)識(shí)到電壓互感器的重要作用，體會(huì)交流電力的優(yōu)點(diǎn)，體會(huì)自然段的奇妙，激發(fā)好奇心和求知欲，樂(lè)于探索其中的奧秘通過(guò)電壓損失和

2、電力損失及輸電方案的選擇學(xué)習(xí)，體驗(yàn)次要因素忽視主要因素強(qiáng)調(diào)科學(xué)思想，培養(yǎng)云同步把物理知識(shí)應(yīng)用于生活生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，探討日常生活相關(guān)的物理問(wèn)題。探索廣告老虎鉗1 .遠(yuǎn)程輸電過(guò)程中為什么會(huì)有電力損失和電壓損失簡(jiǎn)單的回答：由于輸電線路有電阻，電流通過(guò)輸電線路引起發(fā)熱的功率損失，有些功率轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)能的云同步，根據(jù)歐姆定律，輸電線路的電阻也有一定的電壓降，導(dǎo)致電壓損失2 .為什么只是減小電阻就不能減小遠(yuǎn)程輸電的電力損失和電壓損失？簡(jiǎn)單的回答是，導(dǎo)線的長(zhǎng)度是不可變的，加大橫截面積也是有限度的，要減小電阻率，銀和銅制的導(dǎo)線太高。 另外，減小電流由于電流是平方項(xiàng)，所以降低功率損失作用更大.我們以前學(xué)過(guò)電壓互

3、感器，在遠(yuǎn)程輸電過(guò)程中為什么要用電壓互感器？為了減少電力損失和電壓損失，因?yàn)楸仨毻ㄟ^(guò)提高輸電電壓來(lái)減小輸電電流，所以利用升壓變壓器，去客戶端，為了確保正常的電功耗，使用降壓變壓器。探索學(xué)堂學(xué)習(xí)思考練習(xí)自主學(xué)習(xí)一、電力運(yùn)輸：1 .輸電電力的基本要求是、2 .經(jīng)濟(jì)是指低、少二、輸電線路電力損失：設(shè)輸電線路電阻的電阻值為r，通過(guò)輸電線路的輸電電流為I，則電力損失p=。2 .減少輸電功率損失的兩種方法減小輸電線路：根據(jù)需要，可以選擇導(dǎo)線截面積和電阻率的金屬材料來(lái)制造輸電線路減小輸電線路中的：輸出功率時(shí)間節(jié)點(diǎn)，根據(jù)P=，為了減小輸電電流應(yīng)該提高三、輸電線路的電壓損失1 .輸電線路電阻的電阻值為r，通過(guò)輸

4、電線路的輸電電流為I，輸電線路電阻部分電壓U=.U是輸電線路下的電壓損失。2 .降低電壓損失的兩種方法減小輸電線路.提高輸電線路中的即輸電電壓雙邊活動(dòng)(辯解)例1 .如果在電力傳輸期間傳輸?shù)碾娏κ呛愣ǖ?，則在輸電線路中損耗的電力()a .與載波電壓的平方成正比b .與輸電線路電壓降的平方成正比c .與輸電線路的電流強(qiáng)度的平方成正比d .與載波電壓的平方成反比【構(gòu)思解析】在輸電線路中損失的電力指的是輸電線路中的電壓降，因?yàn)楸硎緜鬏旊妷?，所以a把d對(duì)弄錯(cuò)了【標(biāo)準(zhǔn)回答】BCD【方法規(guī)則】本問(wèn)題的關(guān)鍵是明確傳輸電壓和輸電線路電阻的分壓，不能打亂公式，必須注意對(duì)應(yīng)關(guān)系。培訓(xùn)：輸電線路的總電阻是，如果輸電

5、電壓為，則用戶得到的電力為()甲骨文。C.D解答。例2 .發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220V，輸出功率為44kW，每個(gè)輸電線路的電阻為0.2，用戶得到的電壓和功率分別是多少？ 發(fā)電站先用變壓比1:10的升壓變壓器升高電壓，經(jīng)過(guò)相同的輸電線路后，再以10:1的降壓變壓器降壓供給用戶，用戶得到的電壓和電力分別是多少為了解決一個(gè)問(wèn)題，首先應(yīng)當(dāng)描繪輸電線路的示意圖，如圖5.5-1所示一一I3I2I4n4n3n2U3U2U4U11n1圖5.5-1將示意圖組合起來(lái)，可以明確以下關(guān)系發(fā)電站：客戶端：在此：；根據(jù)v，輸電電流a因輸電線路而損失的電力W=160W。在輸電線路中損失的電壓V=8V .是V=2192V。輸出

6、電壓219.2V，這是用戶得到的電壓用戶獲得的功率44-0.16kW=43.84 kW?！緲?biāo)準(zhǔn)回答】219.2V、43.84 kW【方法規(guī)律】解決這種問(wèn)題的關(guān)鍵是通過(guò)輸電過(guò)程的示意圖，明確電壓、電流和電力的關(guān)系，著手點(diǎn)是確定輸電線路的電流后，可以求出電壓損耗和電力損耗。訓(xùn)練：求出單相交流發(fā)電機(jī)的路端電壓為220 V，輸出功率為4400 W，從發(fā)電機(jī)到用戶單一輸電線路的電阻為2(1)用戶得到的電壓和電力分別是多少？(2)用變壓比110的升壓變壓器升壓后給用戶輸電，在用戶那里用變壓比101的降壓變壓器降壓后使用，用戶得到的實(shí)際電壓和電力是多少？(1)不使用電壓互感器直接輸電時(shí)；干線中電流： I=A

7、=20 A電線上的損耗： u損耗=IR線=2022 V=80 Vp損失=IU損失=1600 W瓦用戶獲得的： u戶=220-80 V=140 Vp戶=P-P損失=4400 W-1600 W=2800 W圖5.5-2(2)在使用變壓器的情況下，電路如圖5.5-2所示。U1=10U=2200 VI 2=a=2au2=u1-i2r=2200-24v=2192v所以u(píng)戶=219.2vp戶=p-i線2R=4400-44 W=4384 W。圖5.5-3例3 .某交流發(fā)電機(jī)的輸出功率為5105 W，輸出電壓為U=1.0103 V，輸電線路的總電阻R=10，因輸電線路而損失的功率等于輸電功率的5%，用戶使用電

8、壓U=380 V圖5.5-3中示出了每個(gè)物理量；I1=500 A安培輸電線路損耗功率=5%P=5Q05=2.5104 W又=I22RI2=50 A=I3I4=A所以就是這樣【標(biāo)準(zhǔn)回答】升壓110、降壓251。本問(wèn)題的解題構(gòu)思是，根據(jù)電力損失求出輸電電流，通過(guò)確定輸電電壓，求出決定升壓變壓器的匝數(shù)比即電壓損失和降壓變壓器的初級(jí)線圈兩端的電壓，則能夠求出降壓變壓器的匝數(shù)比訓(xùn)練：一條河流的產(chǎn)水量為Q=40 m3/s，落差為h=5 m .利用此進(jìn)行發(fā)電，交流發(fā)電機(jī)效率1=50%，輸出電壓U=400 V，輸電線路總電阻r線=5，電線上允許損耗的最大功率為發(fā)電機(jī)輸出功率2發(fā)電機(jī)將水機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能p輸入=

9、1Qgh=50340105 W=106 W損失輸電線路：p損失=2P輸入=5104 W可通過(guò)輸電線路傳送的最大電流圖5.5-4I線=A=100 A不使用電壓互感器直接傳輸時(shí)，輸電線路電流的大?。篒=2500 A100 A為了降低電力損失，需要先將z升壓并降壓，輸電線路如圖5.5-4所示.I1=2500 A安培I2=100 A安培I3=所以就是這樣很難的分析1 .輸電線路的電力損失應(yīng)該用什么樣的公式來(lái)訂正呢？關(guān)于電力的修正公式，如果沒(méi)有分析就無(wú)法適用，設(shè)輸電線路的總電阻為r、輸電電壓為u、發(fā)電機(jī)的輸出電力為p、輸電線路的電流為I、輸電線路的電壓降為I，則是在輸電線路上消耗的電力。2 .提高輸電電

10、壓，可以在減少電力損失的同時(shí)減少電壓損失。 電壓越高越好嗎輸電電壓越高，對(duì)輸電線路絕緣性能的要求越高，線路建設(shè)費(fèi)越高，對(duì)電壓互感器的要求也相應(yīng)地越高，因此在實(shí)際輸電時(shí)，要綜合考慮輸電電力的大小、距離近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等各種因素，根據(jù)情況選擇適當(dāng)?shù)妮旊婋妷? .提高輸電電壓，減小輸電電流，是否與歐姆定律不符點(diǎn)？歐姆定律對(duì)電路中某一定值的電阻提高電壓時(shí)，通過(guò)該電阻的電流增大，提高輸電電壓來(lái)降低輸電電流是指輸送輸電電力，p一定，u與I成反比。國(guó)內(nèi)彩排1 .關(guān)于輸電線路的能量損失的說(shuō)法，正確的是()從P=I2R來(lái)看，輸電線路的電流越大，損耗功率越大從b.p=來(lái)看，輸電電壓越高損耗功率越大從c.I=來(lái)看

11、，輸電電壓越高，輸電線路電流越小，損耗功率也越小d .輸電線路越細(xì)，損耗功率越小回答：交流2 .在u1和U2兩種電壓下，通過(guò)相同長(zhǎng)度、相同材料的導(dǎo)線輸電，輸電電力也相同，無(wú)論在哪種情況下，如果向用戶要求相同的電力，則兩種情況下的輸電線路截面積之比S1/S2為()A. B. C.()2 D.()2回答： c3 .在某個(gè)發(fā)電廠中，設(shè)發(fā)電機(jī)輸出的電壓為U1，從發(fā)電廠到用戶之間的輸電線路總電阻為r，通過(guò)輸電線路的電流為I，用戶兩端的電壓為U2，則輸電線路的損耗電力可以表示為()a.b.c.I 2二級(jí)戰(zhàn)斗機(jī)(u1u2)回答： BCD4 .關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電線路下的電力損失的降低，以下說(shuō)法正確的是()a .以

12、電力P=U2/R降低輸電電壓，增大導(dǎo)線電阻P=IU時(shí)，降低輸電電壓，減小輸電電流從P=I2R開(kāi)始，減小輸電線路電阻或減小輸電電流d上述說(shuō)法都不正確回答： c5 .遠(yuǎn)程輸電時(shí)，使用升壓變壓器使輸電電壓上升n倍，為了傳輸一定的電力，輸電線路上的電流減少到原來(lái)的_，輸電線路上的電力損失減少到原來(lái)的_?；卮穑?/n，1/n2。(2002年廣東高考)遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖見(jiàn)5.5-5:圖5.5-5如果發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，下述記述中正確的是()a .升壓變壓器的初級(jí)線圈的電流與用戶用電氣設(shè)備消耗的電力無(wú)關(guān)，增壓機(jī)b .輸電線路的電流僅由升壓變壓器的初級(jí)線圈的匝數(shù)比決定并被c .用戶用電器的總電阻減少時(shí)，輸

13、電線路損失的電力增大，d .升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓回答： c圖5.5-67 .如圖5.5-6所示，由于電路中的輸電線路較長(zhǎng)，因此無(wú)法忽視導(dǎo)線的電阻，保持電源的電壓不變，將電牛鼻子K1、K2、K3各接通一個(gè)：a .電源的輸出增加b .每盞燈的電功耗增加c .增加輸電線路消耗的電力d .增加輸電的電力回答： ACD可知電牛鼻子K1、K2、K3各導(dǎo)通一個(gè)，負(fù)載電阻電阻值減少，電路中的總電流增大，電源的輸出增加，a是正確的此外，由于燈兩端的電壓減少，每盞燈的電功耗減少，所以可知b錯(cuò)誤的輸電線路消耗的電力增大，由此c由于正確的電流I的增大而輸電的電力增大.8 .有一個(gè)理想的電壓互感

14、器，要求一次、二次線圈的匝數(shù)比為100，施加于一次線圈的電壓為23kV，二次線圈通過(guò)總電阻為2的供電線向用戶供電，用戶在電氣設(shè)備得到的電壓為220V，供電線損失的電力。回答： 50瓦根據(jù)電壓互感器變壓比，得到V=230V，但由于使用者得到的電壓為220V，因此供電線上的電壓降為V=10V .9 .發(fā)電廠通過(guò)升壓變壓器、輸電線路和降壓變壓器給用戶供電，可以把升壓變壓器和降壓變壓器視為理想的變壓器。(1)上述輸電全過(guò)程的原理圖；(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率為100 kW，輸出電壓為250 V，升壓變壓器的初級(jí)線圈的匝數(shù)比為125，并求出升壓變壓器的輸出電壓和輸電線路中的電流(3)如果輸電線路中的功率損失為4%，則求出輸電線路的總電阻和降壓變壓器原級(jí)線圈兩端的電壓?；卮穑?(1)如圖5.5-7所示.圖5.5-7(2)6250 V 16 A (3)15.6 6000 V (4)96