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2019-2020年高中物理 5.5《電能的輸送》學(xué)案2 新人教版選修3-2 【要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)】 1．本節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)是：輸電線上損失電能的原因和輸電線上損失的電能的計(jì)算。本節(jié)內(nèi)容難點(diǎn)是：輸電系統(tǒng)的“輸電電壓”、“用戶得到的電壓”和輸電線上“損失的電壓”三者的區(qū)別與聯(lián)系。 2．遠(yuǎn)距離輸電電路圖如圖5－5－1所示： 　 若輸電線電阻R，輸電功率為P，輸電電壓U１，則輸電導(dǎo)線的電流I2=P/U1， 輸電導(dǎo)線上的電壓降（電壓損失）U損=I2R=PR/U1， 輸電導(dǎo)線上的功率損耗P損=I22R =U額2/R=P2R/U12 【范例精析】 例1、發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220V，輸出功率為44KW，每條輸電線電阻為0.2Ω，求用戶得到的電壓和電功率各是多少？如果發(fā)電站先用變壓比為1：10的升壓變壓器將電壓升高，經(jīng)同樣輸電線路后，再經(jīng)過10：1的降壓變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓和電功率又各是多少？ 分析與解答：輸送電路原理圖如圖5-5-2。 發(fā)電站輸出的功率P出是一定的,當(dāng)以220伏的電壓輸出時(shí),輸出電流應(yīng)該是： 　 　I=P出/U出=44000W/220V=200A 　　兩條輸電線路的總電阻為0.4Ω,則導(dǎo)線上損失的電功率為： 　 P損=I2r=(200A)20.4Ω=16kW 　　用戶得到的電功率為P=P出-P損=44kW-16kW=27kW 　　在導(dǎo)線上損失的電壓為: U損=I2r=200V0.4Ω＝80V． 　　用戶得到的電壓為：U=U出-U損=220V-80V=140V 　　如果用1：10的變壓器將電壓升高到2200V后再輸送出去，則輸出電流為： 　 I=P出/U出=44000W/2200V=20A　 　　 P損=I2r=(20A)20.4Ω=160W 　　用戶得到的電功率為P=P出-P損=44kW-160W=43.83kW 　　在導(dǎo)線上損失的電壓為: U損=I2r＝20V0.4Ω＝8V． 　　加到用戶端變壓器上的電壓為：U=U出-U損=2200V-80V=2192V 　　經(jīng)過變壓器降壓后輸送給用戶的電壓為：219.2V． 例2、一個(gè)小型水力發(fā)電站，發(fā)電機(jī)輸出電壓U0=250V，內(nèi)電阻可以忽略不計(jì)，最大輸出功率為Pm=30kW，它通過總電阻R線=2．0Ω的輸電線直接向遠(yuǎn)處的居民區(qū)供電。設(shè)居民區(qū)所有用電器都是額定電壓U用=220V的白熾燈，總功率為P用=22kW，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化。 （1）當(dāng)居民區(qū)的電燈全部使用時(shí)，電燈兩端的電壓是多少伏?發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出的電功率多大? （2）若采用高壓輸電，在發(fā)電機(jī)端用升壓變壓器，在用戶端用降壓變壓器，且不計(jì)變壓器和用戶線路的損耗。已知用戶變壓器的降壓比為40：1，當(dāng)全部用戶電燈正常發(fā)光時(shí)，輸電線上損耗的功率多大? 解析：（1）如圖5-5-3， P用=U用2/R用=2.2Ω， I=U0/(R用+R線)=250/4.2=59.5（A） U燈=IR用≈130.9V≈131V P輸=U0I=14880W≈14.9kW （2）如圖5-5-4，P用=U4I4, U4=220V, I4=110A I3/I4=n4/n3, I3=I4/40=2.5A ∴P損=I32R線=12.5W 拓展：關(guān)于電能輸送問題，應(yīng)詳細(xì)作出輸送原理圖，分析電路特點(diǎn)，認(rèn)真仔細(xì)解題。 【能力訓(xùn)練】 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(jí)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(jí)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(tái)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(dòng)勢多大？250V （3）輸電效率是多少？97.3％