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2019-2020年高一物理 電能的輸送 學(xué)案 學(xué)習(xí)目標(biāo)： (1) 知道什么是導(dǎo)線上的功率損耗和電壓損耗；知道如何減小損耗。 (2) 理解為什么遠(yuǎn)距離輸電要用高壓。 (3) 會設(shè)計(jì)電能輸送的示意圖，并理解電壓損耗和能量損耗的關(guān)系。 要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)： 教師給出輸電原理圖，學(xué)生閱讀教材根據(jù)原理圖完成以下內(nèi)容 用 戶 發(fā)電機(jī) U輸、P輸 ～ I U用 P用 U損、P損 設(shè)輸電電流為I， 輸電線的電阻為R， R線 則功率損失為?P=_____ 有什么方法可以減少輸電中功率損失？ 在輸電電流一定的情況下，如果線路 的電阻減為原來的一半，線路上損失的 功率減為原來的 倍？ 在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的 倍？你認(rèn)為哪個(gè)途徑對于降低輸電損耗更為有效？ 1、怎樣減小電阻依據(jù)是什么？ 2、怎樣減小電流依據(jù)是什么？ 教師分析原理圖中的物理量，師生共同找到物理量關(guān)系，寫出表達(dá)式 【小組合作思考與討論】 結(jié)合上個(gè)輸電線路圖請你指出下面敘述錯(cuò)在哪里，并說明原因。 將電能從發(fā)電站送到用戶，在輸電線上會損失一部分功率，設(shè)輸電電壓為U，則功率損失為： P損=UI （1） U=IR （2） 將（2）式代入（1）式，得到： P損=U2/R （3） 由（3）式可知，要減小功率損失P損，就應(yīng)當(dāng)用低壓送電和增大輸電線的電阻R。 練習(xí)： 輸送10kw的電功率，采用400V的電壓輸電，輸電線的總電阻為10Ω，求（1）輸電線中的電流？輸電線中損失的電壓是多少？用戶得到的電壓是多少？（2）輸電線損失的功率是多少？用戶得到的功率是多少？（3）如果采用4000V電壓輸電，輸電線損失的功率是多少？ 3：討論、分析兩個(gè)方案的可行性 方案一:由電阻定律 可知，在輸電線長度L一定的情況下，為了減小 電阻，應(yīng)當(dāng)選用 、 的導(dǎo)線。 學(xué)生查閱資料：幾種導(dǎo)體材料在20℃時(shí)的電阻率 材料 ρ/Ωm 銀 1．610-8 銅 1．710-8 鋁 2．910-8 鎢 5．310-8 鐵 1．010-7 目前一般用電阻率較小的 作導(dǎo)線材料。但是，要增大導(dǎo)線的橫截面積，就要多耗費(fèi)金屬材料， ，給架線帶來很大困難。 方案二：減小導(dǎo)線中的電流I，在導(dǎo)線電阻不變的條件下，電流如果減小到原來的百分之一，功率損失公式 得損失功率減小到原來的 思考1：怎樣才能保證我們電能不變的情況下，使輸電的電流減小呢？ 思考2：怎樣才能實(shí)現(xiàn)升高電壓呢？ 思考3：升壓后的電能輸送到用戶后，能直接用嗎？還需要怎么辦？ 三、探究電能輸送的示意圖 我的設(shè)計(jì)： 發(fā)電廠 高壓輸電 用戶 升壓變壓器 降壓變壓器 1．基本環(huán)節(jié) 1 4 2 2 3 U U U U R I F 用 線 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 2.各物理量之間的關(guān)系 升壓變壓器：U1∶U2=n1∶n2 I2∶I1=n1∶n2 P1=P2 降壓變壓器：U3∶U4=n3∶n4 I3∶I4=n4∶n3 P3=P4 輸電導(dǎo)線上：U2=ΔU+U3 P1=ΔP+P3 ΔP=I22R 例1、某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5105 W，輸出電壓為U=1.0103 V，假如輸電線的總電阻R=10Ω，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%，用戶使用電壓U=380 V. ( 1 )畫出輸電線路的示意圖（標(biāo)明各部分的符號） （2）所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（使用的變壓器是理想變壓器） （1） （2）1：10 25：1 例2、一小型發(fā)電站通過升壓，降壓變壓器把電能輸給用戶。已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是500kW，端電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220V，不計(jì)變壓器的損耗。求： （1）升壓變壓器的副線圈兩端電壓； （2）輸電導(dǎo)線上的功率損失； （3）降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比； （4）用戶得到的功率。 思考：有一臺內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī)，供給一所學(xué)校照明電路，如圖，升壓變壓器的匝數(shù)比為1：4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4：1，輸電線總阻為R=4Ω，全校共22個(gè)班，每班有“220V,40w”的燈6盞，若要保證全部電燈正常發(fā)光， 討論：1）發(fā)電機(jī)的輸出功率多大？ 2）發(fā)電機(jī)的電動勢多大？ 3）輸電效率是多少？ 4）若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)的輸出功率是否減半？ 【課后練習(xí)】 1、在電能輸送過程中，若輸送的電功率一定，則在輸電線上損失的電功率：（ACD ） 　　A．隨輸電線電阻的增大而增大 　　B．和輸送電壓的平方成正比 　　C．和輸電線上電壓降落的平方成正比 　　D．和輸電線中電流強(qiáng)度的平方成正比 2、輸電線的電阻共計(jì)r，輸送的電功率為p，輸電電壓為U，則用戶能得到的電功率是：（B ） A. P B.P－(P/U)r C.I2R D. (P/U)r 3、用6600V和220V兩種電壓輸電，若輸送的功率和輸電線的電阻相同，則低壓輸電線與高壓輸電線上損失功率之比是（B ） A. 1：900 B. 900：1 C. 1：30 D. 30：1 4、一個(gè)小水電站輸出電功率為20kw，輸電線總電阻為0.5Ω，如果先用400V的電壓送電，后改用xxV電壓輸電，則輸電電壓提高后輸電線上損失的電功率的變化情況是:（A ） A、減少50W B、減少1200W C、減少7.68W D增加7.68W 5、某變電站用220V的電壓送電，導(dǎo)線損失電功率是輸出功率的20%，若要使導(dǎo)線損失電功率是輸出功率的5%，則輸出電壓應(yīng)變?yōu)? V。440 6、相同材料組成的導(dǎo)線向同一處用戶輸送10kW電能，在輸電電壓U1=110V和U2=220V兩種情況下，要求輸電線中損失的電能相同，則兩情況下導(dǎo)線截面積之比為____。4:1 7、遠(yuǎn)距離送電的輸電線一定時(shí)，如果以原來電壓的10倍輸送同樣功率的電能時(shí)，輸電線上損耗的電功率為原來的____．1/100 8、發(fā)電機(jī)的路端電壓為220V，輸送電功率44kW，輸電線電阻為0.4Ω，則用戶得到的電功率為 V，用戶得到的電功率為 kW。若用初、次級線圈匝數(shù)之比為1：10的變壓器升壓，經(jīng)同樣的輸電線輸電后，再用初、次級線圈匝數(shù)之比為10：1的變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓為 V，用戶得到的電功率為 kW。140，28，219，43.8 9、某電廠要將電能輸送到較遠(yuǎn)的用戶，輸送的總功率為9.8104W，電廠輸出電壓僅350V，為減少輸送功率損失，先用一升壓變壓器將電壓升高再輸送，在輸送途中，輸電線路的總電阻為4Ω，允許損失的功率為輸送功率的5％，求用戶所需電壓為220V時(shí)，升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？1:8,12:1 10、有一臺內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī)，供應(yīng)學(xué)校的照明用電，如圖5-5-5所示是輸電原理圖，兩變壓器已選定，輸電線總電阻為4Ω，全校共有22個(gè)教室，每個(gè)教室有“220V、40W”的燈6盞，若保證全部電燈正常發(fā)光。（n1:n2=1:4，n3:n4=4:1）問： （1）發(fā)電機(jī)輸出功率多大？6000W （2）發(fā)電機(jī)的電動勢多大？250V （3）輸電效率是多少？97.3％