高二物理电能的输送教学案 新课标 人教版

高二物理电能的输送教学案 新课标 人教版

高二物理电能的输送教学案 ‎ ‎【教学目标】‎ ‎1．知道“便于远距离输送”是电能的优点之一，知道输电的过程．‎ ‎2．知道什么是输电导线上的功率损失和如何减少功率损失．‎ ‎3．知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失．‎ ‎4．理解为什么远距离输电要用高压．‎ ‎【教学重点难点】‎ 变压器电压关系与功率关系的理解与应用 输电线上电压损失与功率损失的理解与应用 ‎【教学过程】‎ 一、输电线上的功率损失：‎ 输电功率P 输入给用电设备的功率P ′‎ 输电线上的功率损失△P：△P=P—P ′=I2R 减少功率损失：（1）减小输电线的电阻 （2）减小输电电流 如何减少输电线的电阻：‎ ‎（1）减少材料的电阻率ρ（铝或铜，金银最好但不可行）‎ ‎（2）减少输电线的长度L(不可行)‎ ‎（3）增加导线的横截面积S ‎1. 输电导线上的功率损失分析：‎ ‎（1）减小导线的电阻可减小损失功率，但有限 ‎（2）减小输送电流可大大减小损失功率，在线路和输送功率不变时，可提高输送电压以减小输送电流 ‎（3）在输送功率和线路一定时，线路损失功率与输送电压的二次方成反比，即：‎ 二、输电线上的电压损失 发电厂的输送电压U 用电设备两端电压U′‎ 输电导线电阻两端的电压△U：△U=U—U ′=IR 三、远距离输电示意图 简单输送电路的计算步骤：‎ ‎（1）画出供电电路图 ‎（2）以变压器铁心为界划分各个回路，各回路可独立运用欧姆定律，分析回路中的电压，电流和功率等参数 ‎（3）各回路间可通过变压器的电压关系和初、次级功率相同的关系相联系 常用的几种输电模式：‎ ‎1、低压输电 输电功率为100kw以下，距离为几百米以内，一般采用220V的电压输电 ‎2、高压输电 输电功率为几千千瓦以下，距离为几十千米到几百千米，一般采用35kV或110kv的电压输电 ‎3、超高压输电 输送功率为10万千瓦以上，距离几百千米，需采用220kv或更高的电压输电 ‎【例题】‎ ‎1、某交流发电机的输出电压为220V，输出的电功率为4400W，发电机到用户的输电线的电阻为4Ω，求 ‎（1）不用变压器，用户得到的电压和电功率各是多少？‎ ‎（2）如果用匝数比为1：10的升压变压器升压后用户处再用匝数比为10：1的降压变压器降压后使用，那么用户得到的实际电压和电功率又是多少？‎ ‎2、某交流发电机输出功率为5×105w，输出电压为U=1000V，输电线的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电动率等于输电功率的5℅，用户使用电压U=380V，求：‎ ‎（1）画出输电线的示意图 ‎（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？‎ ‎3、某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电，当发电厂输出的功率为时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为，若发电厂用一台升压变压器先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示，这样改动后，当发电厂输出的功率仍为，用电设备可获得的功率增加至，试求所用升压变压器的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器的原线圈与副线圈的匝数比各为多少？‎ ‎4、学校配有一套校内备用供电系统，如图所示，由一台内阻为1Ω的发电机向全校22个教室(每个教室有“220V40W”的白炽灯6盏)供电，如果输电线的总电阻R是4Ω，升压变压器和降压变压器(都认为是理想变压器)的匝数比分别是1∶4和4∶1，那么，‎ ‎　(1)发电机的输出功率应是多大?‎ ‎　(2)发电机的电动势是多大?‎ ‎　(3)输电效率是多少?‎ ‎5、有一条河流，河水流量为‎4m 3/s，落差为‎5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50％，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5％，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．g=‎9.8m/s2‎ ‎【练习】‎ ‎1、变压器接入某输电电路中，现以相同的输入电压U，不同的输出电压输送相同的电功率P，输电线电阻为R．当副线圈与原线圈匝数比为K时，输电线线路上损耗的功率为 ；当匝数比为nK时，线路上损耗的功率为原来的______倍 ‎2、关于电能输送的以下分析，正确的是 ( )‎ A.由公式P=U2/R得出，输电电压越高，输电导线上的功率损失越大 B.由公式P=U2/R得出，输电导线的电阻越大，功率损失越小 C.由公式P=I2R得出，输出电流越大，输电导线上的功率损失越大 D.由公式P=IU得出，输出导线上的功率损失与电流成正比 ‎3、远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高K倍，则 ( )‎ A. 输电导线的电功率损失不变 B. 输电导线的电压损失不变 C. 输电导线的电功率损失是原来的 D.输电导线的电压损失是原来的倍 ‎4、 一小水电站，输出的电功率为20kW，输电线总电阻为，如果先用400V电压输送，后又改用2000V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是 A、减小50W B、减小1200W C、减小W D、增大W ‎5、某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，输送的电功率都是P，若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是（ ）‎ A、据公式，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20‎ B、据公式，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C、据公式，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400‎ D、据公式，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍 ‎6、远距离输电中，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（ ）‎ A、升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备消耗的功率无关 B、输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C、当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大 D、升压变压器的输出电压等于降压器输入电压 ‎7、输电线的电阻共计r，输送的电功率是P，用电压U送电，则用户能得到的电功率是 A、 B、 C、 D、‎ ‎8、发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校输入电压为U2，下列4个计算输电线损耗的式子中，不正确的是（ ）‎ A、 B、 C、 D、‎ ‎9、有一内阻为1Ω的发电机供给一个学校用电，升压变压器的匝数比为1:4，降压变压器的匝数比为4:1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共22个班，每班有“220V，40W”的电灯6盏，若要保证全部电灯正常发光，则(1)发电机输出功率应为多大？(2)发电机的电动势是多大？‎ 题10图 I1‎ 升压器 发电机 ‎ 用户 ‎ 降压器 n1‎ n2‎ n3‎ n4‎ U1‎ U4‎ U2‎ U3‎ I2‎ I3‎ I4‎ ‎10、如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，最后用户得到220V，9.5kW的电力，求：‎ ‎（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比n1/n2；‎ ‎（2）输电线路导线电阻R；‎ ‎（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比n3/n4.‎ ‎11、发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，输电线电阻是10Ω，若输电线中因发热而损失的电功率为输送功率的4%，求：‎ ‎（1）画出此输电线路的示意图。（2）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比。（3）用户得到的电功率。‎