高中物理选修3-2讲义(8)

5．5 电能的输送

教学目标

（一）知识与技能

1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。 2．知道降低输电损耗的两个途径。 3．了解电网供电的优点和意义。 （二）过程与方法

通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力 （三）情感、态度与价值观

1．培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。

2．介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。 教学重点、难点

重点

找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。 难点

理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。 教学方法

自学讨论法、阅读法、讲解法。 教学手段 多媒体课件

教学过程

（一）引入新课

人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题

（二）进行新课

1．降低输电损耗的两个途径 1、输送电能的基本要求是什么？ 输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济。可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。

2、远距离大功率输电面临的困难是什么？

在输电线上有功率损失。

3、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？

由于输电线有电阻，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。

设输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=Ir.

根据功率损失的表达式ΔP=Ir可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流。 4、如何减小输电线的电阻呢？

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根据电阻定律可知r=ρ

lS，要减小输电线的电阻r，可采用下述方法：

①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.

②减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离. ③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。 ．．．．．．

5、如何减小输电线中的电流呢？阅读并回答教材49页“思考与讨论”中的问题。

在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U，这就是采用高压输电的道理。

6、以上两个途径中，哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。 采用高压输电。在输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路中损耗的功率减为原来的12。在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，线路中的电流减为一半，而14损耗的功率减为原来的。 7、大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？ 在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压. 投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。如下图所示。 设发电机的输出功率为P，则功率损失为 ΔP=I2R 用户得到的功率为P用=P-ΔP. 输电线路上的电压损失为：ΔU=I2R，则U3=U2-ΔU. 8、目前，我国常用的远距离输电采用的电压有哪几种？ 有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。 9、是不是输电电压越高越好？为什么？ 不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。

2．电网供电

10、采用电网供电的优点是什么？

可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。

例 某交流发电机输出功率为5×10.5 W，输出电压为U=1.0×10.3 V，假如输电线的总电阻R=10 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380 V.

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（1）画出输电线路的示意图（下图）。（标明各部分的符号）

（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）

（三）课堂总结、点评

通过本节学习，主要学习以下问题： 1．降低输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流。减小输电电流是最有效的途径。 远距离输电线路上，P损=I2r=电流的目的。 2．电网供电的优点 （四）实例探究 高压输电的优点 【例1】远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设750kV线路。采用高压输电的优点是 （ ） A．可节省输电线的铜材料 B．可根据需要调节交流电的频率 C．可减少输电线上的能量损耗 D．可加快输电的速度 远距离输电的过程 【例2】某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压 250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220 V电压.求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？（理想变压器） （五）巩固练习

1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是 （ ）

A．使输电线粗一些 B．减短输电线长度 C．减少通电时间 D．采用高压输电

2．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是 （ ）

A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电压损失变为原来的1/n2

U损r2，其中（I=P总U）。采用高压输电可以达到减小输电

C．输电线上的电功率损失变为原来的1/n

D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n倍

3．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是 （ ）

A．因为热功率P=线上的热损耗

B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗

C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗 D．以上说法均不正确 4．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电导线上损耗的功率可表示为 （ ） A．U1R22

UR2，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导

B．(U1?U2)R2 C．I2R D．I（U1-U2）

第五章 交变电流

一、知识梳理

1．交变电流的产生：线圈在匀强磁场中绕_______于磁场的轴匀速转动，产生按_______规律变化的电流。线圈转至中性面时，穿过线圈的磁通量______，而感应电动势________。

2．表征交变电流的物理量：周期T，频率f，关系_________；峰值：Em、Im、Um；有效值：E、I、U 3．正弦交变电流的变化规律： 瞬时值表达：e=______________，i=______________，u=____________ 峰值：Em=__________； 正弦交变电流有效值与峰值的关系：E=__________，I=____________，U=_____________ 4．电感电容对交变电流的影响：电感作用：________________________；电容作用：________________________ 5．理想变压器：原理：______________；原副线圈输入输出功率的关系：__________；电压与匝数的关系：_________；电流与匝数的关系：只有一个副线圈时，___________；有多个副线圈时，________________ 6．远距离输电：导线上的功率损失?P?_________________；导线上的电压损失?U?______________

二、专题讲练 专题一 交变电流的四值 交变电流的四值是指：瞬时值、峰值、有效值、平均值 1、瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：e?Emsin?t，i?Imsin?t。应当注意必须从中性面开始。 生活中用的市电电压为220V，其峰值为______V，频率为____HZ，所以其电压瞬时值的表达式为u=__________V。 针对练习1、有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=602V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？

针对练习2、交流发电机的线圈从平行磁场的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为_________V。

2．峰值：它是瞬时值的_____值，它反映的是交变电流大小的变化范围，当线

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