4.3 电能的远距离传输 学案 word版含答案

第3节 电能的远距离传输 学案 学习目标： 1.了解从变电站到用户的输电过程,知道远距离输电时应用高电压的道理。 2.理解降低输电损耗的两个途径及其各自的优缺点。 3.掌握远距离输电的典型电路,并能利用电路知识,变压器规律等解决有关问题。 基础知识： 一、为什么要采用高压输电 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。 电功率损失 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=I2r。 根据功率损失的表达式ΔP=I2r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。 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。 电压损失 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。 高压输电 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。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，而损耗的功率减为原来的。 二、高压交流输电 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=I22R，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。 三、高压直流输电 直流输电的优点热效应节约线材;减少输电导线的电阻不存在感抗和容抗引起的损耗;减小输电电流不需要考虑电网中各台交流发电机的同步运行问题。 重难点理解： 远距离输电电路中的各种关系 远距离输电问题的分析 1．远距离输电基本原理 在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区通过降压变压器降到所需的电压． 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． 4．综合运用下面三方面的知识求解 (1)能量守恒： P＝U1I1＝U2I2＝P用户＋P损 P损＝IR P用户＝U3I3＝U4I4. (2)电路知识：U2＝U损＋U3 U损＝I2R. (3)变压器知识：＝＝ ＝＝. 其中P损＝IR，U损＝I2R往往是解题的切入点． 典例1、某交流发电机输出功率为5×105 W，输出电压为U=1.0×103 V，假如输电线的总电阻R=10Ω，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. （1）画出输电线路的示意图.（标明各部分的符号） （2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？（使用的变压器是理想变压器） 解析：I1= =500 A P损=5%P=5%×5×105=2.5×104 W P损=I22R I2==50 A I4=A 所以 （也可从电压角度去分析和计算） 巩固练习： 1.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下(　　)。 A.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率 B.提高输电电压能减小电流,提高输电效率 C.提高输电电压势必增大输电导线上能量损耗 D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流 2.在电能输送过程中,若输送的电功率一定,则在输电线上损耗的功率(　　)。 A.和输送电压的平方成正比 B.和输电线上电压降的平方成正比 C.和输电线上电流强度的平方成正比 D.和输送电压的平方成反比 3.关于减小远距离输 ... ...