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2019-2020年高中物理 3.5《高壓輸電》學案 新人教版選修1-1 學習目標 1．了解為什么要用高壓輸電． 2．知道減少遠距離輸送電能損失的主要途徑． 3．了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點，了解輸電的新技術． 自主學習 【問題1】葛洲壩電站通過發(fā)電機把水的機械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電功率可達271.5萬千瓦，從葛洲壩電站發(fā)出的電輸送到武漢、上海等地，在如此遠距離輸電過程中，主要需要考慮哪些方面的問題？ 【問題2】認識遠距離輸電的必要性 遠距離輸電中，通常是通過架設很高的、很粗的高壓電線把電能輸送到目的地的，遠距離輸電為什么要用高電壓？ 【問題3】認識電能（功率）損失的原因及減少電能損失的途徑 ①電能（功率）損失的主要原因： ； ②減少電能損失的兩種途徑： ． 【問題4】遠距離輸電過程中，除電能（功率）損失以外，輸電線上還可能有哪些損失（如電壓、電流等）？用問題3中的減少電能（功率）損失的有效方法能有效減少這些損失嗎？ 【問題5】遠距離輸電的方式． 高壓輸電 輸往用戶 ①遠距離輸電中的兩種模式： ， ． ②現(xiàn)代直流輸電示意圖： → ． ③遠距離輸電常用的幾種高壓有： ． ④在實際的遠距離輸電過程中，輸電電壓是不是越高越好？試說說你的理由． 合作探究 【問題1】遠距離輸電中電能的損失 通過計算探討：遠距離輸電過程中電能損失問題的嚴重性．河南平頂山至湖北武昌的高壓輸電線電阻約400Ω，如果通過輸電線的電流是1A，每秒鐘導線發(fā)熱多少？ 【問題2】由焦耳定律Q=I2Rt探討減少導線發(fā)熱方法？ （1）由焦耳定律Q=I2Rt可知減少導線發(fā)熱的三種方法：一是減小 ，二是減小 ，三是減小 ． （2）在遠距離電能輸送過程中，輸電導線上損失的電能（ ） A．與輸送導線上的電流成正比 B．與輸送導線上電流的平方成正比 C．與輸電導線的電阻成正比 D．與輸電導線的電阻成反比 【問題3】探究遠距離輸電中，減少電能損耗方法的可行性 （1）通過計算體會減小電阻來減少電能損耗的可行性：把200kW的電能輸送到100km以外，若其他條件均不變，僅將輸電線的電阻減小為原來的1/10，則損耗的功率是原來的多少？ （2）通過計算體會提高輸電電壓來減少電能損耗的可行性：把200kW的電能輸送到100 km以外，若其他條件均不變，僅將輸電電壓升高為原來的10倍，則損耗的功率是原來的多少？ 【問題4】高壓輸電中的電壓損失與功率損失的探討 （1）發(fā)電機的輸出電壓為U，輸出總功率為P，通過總電阻為R的輸電線向用戶供電，則輸電線上電流強度為 ，輸電線上的電壓降落為 ，輸電線上損失的電功率為 ． （2）一臺發(fā)電機，輸出的功率為1000kW，所用輸電導線的電阻是10Ω，當發(fā)電機的輸電電壓為50kV時，求：導線上的電流、輸電線上損失的電壓與電功率？ 【問題5】高壓輸電中有效功率的探討 （1）發(fā)電機的輸出電壓為U，輸出總功率為P，通過總電阻為R的輸電線向用戶供電，用戶得到的電壓為 ，用戶得到的功率為 ． （2）發(fā)電廠的輸出功率為200kW，輸電線的電阻為0.13Ω．那么輸電電壓為250V或2500V，這兩種情況下，用戶得到的電壓和功率各為多少? 【問題6】電網(wǎng)供電及作用 （1）電網(wǎng)輸電的定義：將多個電廠發(fā)的電通過 、 連接起來，形成全國性或地區(qū)性輸電網(wǎng)絡，這就是電網(wǎng)． （2）電網(wǎng)供電的作用 ①可以在一些能源產(chǎn)地使用 ，減少發(fā)電設施的重復建設，降低運輸一次能源的成本，獲得最大的經(jīng)濟利益； ②可以保證 ，調(diào)整不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電的質(zhì)量； ③使用電網(wǎng)，可以根據(jù)火電、水電、核電的特點，合理的調(diào)度電力，使電力供應更加可靠、質(zhì)量更高． 課堂檢測 A 1．遠距離輸電要采用 （ ） A．低壓輸電 B．高壓輸電 C．強電流輸電 D．弱電流輸電 2．我國的“西電東送”采用高壓輸電，正在研究用比330kV高得多的電壓輸電，采用高壓輸電的優(yōu)點是 （ ） A．可以節(jié)省輸電線的材料 B．可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率 C．可以減少輸電線的能量損失 D．可加快輸電的速度 3．關于減少遠距離輸電線上的功率損耗，下列說法正確的是 （ ） A．由功率P=U2/R，應降低輸電電壓，或增大導線電阻 B．由P=IU，應降低輸電電壓，或減小電流輸電 C．由P=I2R，應減小導線電阻，或減小輸電電流 D．上述說法均不對 4．利用超導材料可實現(xiàn)無損耗輸電，現(xiàn)有一直流電路，輸電總電阻為0.4Ω，它提供給用電器的電功率為40kW，電壓為800V，若用臨界溫度以下的超導電纜代替原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為 ． B 5．中央電視臺《焦點訪談》多次報道某些邊遠落后農(nóng)村電價過高，農(nóng)民負擔過重，其中客觀原因是電網(wǎng)陳舊老化，近來進行農(nóng)村電網(wǎng)改造，為了減少遠距離輸電的損耗而降低電費價格，可采取的措施有（ ） A．提高輸送功率 B．增大輸送電流 C．提高輸電電壓 D．減小輸電導線電阻 6．在xx年初，南方地區(qū)的輸電線路受到極大的破壞．在國家電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)配下，在有限的電能供應情況下，優(yōu)先居民用電，在這些現(xiàn)象中 （ ） A．依據(jù)能量守恒定律，在遠距離的電能無法輸入的情況下，本地的電廠發(fā)電總量有限，導致供電緊張 B．電能相對其它能量形式，其運輸更加快捷和節(jié)約 C．在破壞的輸電線路中，絕大多數(shù)是高壓架空線，采用高壓架空線的原因是為了保證安全 D．輸電線路本身不損耗能量 7．一臺發(fā)電機的功率是44kW，用電阻為0.2Ω的導線輸送到用戶，求： （1）若用220V的電壓輸電，輸電線上損失的功率是多少?用戶得到的電壓與功率分別為多少？ （2）若用2.2kV的電壓輸電，輸電線上損失的功率又是多少? 用戶得到的電壓與功率又分別為多少？ 學有所得 【自主學習】問題1 輸電導線上損失的電能 問題2 輸送功率一定時，提高輸送電壓，可以減小導線中的電流，減小損失的功率 問題3 ①電流的熱效應 ②一是減小輸電線的電阻 二是減小輸送的電流 問題4 輸電線上還有電壓損失，減少功率損失的方法同樣可以減小電壓的損失 問題5 不是．常用的遠距離輸電有110kV、220kV、330kV、550kV． 【合作探究】問題1 由Q=I2Rt可得每秒鐘導線發(fā)熱：Q=124001=400J． 問題2 （1）輸電時間 輸電線電阻 輸電電流 （2）BC 問題3 （1）1/10 （2）1/100 問題4 （1） P/U PR/U P2R/U2 （2） 20A 200V 4000W 問題5 （1）U－PR/U P－P2R/U2 （2）146V 116.8kW 2489.6V 199.2 kW 問題5 ①直流輸電 交流輸電 ②發(fā)電廠 交流變直流 直流變交流 ③110kV 220kV 330kV 550kV ④不是 輸電電壓過高，會增加絕緣的困難，會增加電能的損失 【課堂檢測】 1．BD 2．AC 3．C 4．1kW 5．CD 6．AB 7．（1）8 kW 180V 36 kW （2）80W 2196V 43.92 kW