2019-2020年高一物理 電能的輸送 學(xué)案.doc
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2019-2020年高一物理 電能的輸送 學(xué)案 學(xué)習(xí)目標: (1) 知道什么是導(dǎo)線上的功率損耗和電壓損耗;知道如何減小損耗。 (2) 理解為什么遠距離輸電要用高壓。 (3) 會設(shè)計電能輸送的示意圖,并理解電壓損耗和能量損耗的關(guān)系。 要點導(dǎo)學(xué): 教師給出輸電原理圖,學(xué)生閱讀教材根據(jù)原理圖完成以下內(nèi)容 用 戶 發(fā)電機 U輸、P輸 ~ I U用 P用 U損、P損 設(shè)輸電電流為I, 輸電線的電阻為R, R線 則功率損失為?P=_____ 有什么方法可以減少輸電中功率損失? 在輸電電流一定的情況下,如果線路 的電阻減為原來的一半,線路上損失的 功率減為原來的 倍? 在線路電阻一定的情況下,如果輸電電流減為原來的一半,線路上損失的功率減為原來的 倍?你認為哪個途徑對于降低輸電損耗更為有效? 1、怎樣減小電阻依據(jù)是什么? 2、怎樣減小電流依據(jù)是什么? 教師分析原理圖中的物理量,師生共同找到物理量關(guān)系,寫出表達式 【小組合作思考與討論】 結(jié)合上個輸電線路圖請你指出下面敘述錯在哪里,并說明原因。 將電能從發(fā)電站送到用戶,在輸電線上會損失一部分功率,設(shè)輸電電壓為U,則功率損失為: P損=UI (1) U=IR (2) 將(2)式代入(1)式,得到: P損=U2/R (3) 由(3)式可知,要減小功率損失P損,就應(yīng)當(dāng)用低壓送電和增大輸電線的電阻R。 練習(xí): 輸送10kw的電功率,采用400V的電壓輸電,輸電線的總電阻為10Ω,求(1)輸電線中的電流?輸電線中損失的電壓是多少?用戶得到的電壓是多少?(2)輸電線損失的功率是多少?用戶得到的功率是多少?(3)如果采用4000V電壓輸電,輸電線損失的功率是多少? 3:討論、分析兩個方案的可行性 方案一:由電阻定律 可知,在輸電線長度L一定的情況下,為了減小 電阻,應(yīng)當(dāng)選用 、 的導(dǎo)線。 學(xué)生查閱資料:幾種導(dǎo)體材料在20℃時的電阻率 材料 ρ/Ωm 銀 1.610-8 銅 1.710-8 鋁 2.910-8 鎢 5.310-8 鐵 1.010-7 目前一般用電阻率較小的 作導(dǎo)線材料。但是,要增大導(dǎo)線的橫截面積,就要多耗費金屬材料, ,給架線帶來很大困難。 方案二:減小導(dǎo)線中的電流I,在導(dǎo)線電阻不變的條件下,電流如果減小到原來的百分之一,功率損失公式 得損失功率減小到原來的 思考1:怎樣才能保證我們電能不變的情況下,使輸電的電流減小呢? 思考2:怎樣才能實現(xiàn)升高電壓呢? 思考3:升壓后的電能輸送到用戶后,能直接用嗎?還需要怎么辦? 三、探究電能輸送的示意圖 我的設(shè)計: 發(fā)電廠 高壓輸電 用戶 升壓變壓器 降壓變壓器 1.基本環(huán)節(jié) 1 4 2 2 3 U U U U R I F 用 線 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 2.各物理量之間的關(guān)系 升壓變壓器:U1∶U2=n1∶n2 I2∶I1=n1∶n2 P1=P2 降壓變壓器:U3∶U4=n3∶n4 I3∶I4=n4∶n3 P3=P4 輸電導(dǎo)線上:U2=ΔU+U3 P1=ΔP+P3 ΔP=I22R 例1、某交流發(fā)電機輸出功率為5105 W,輸出電壓為U=1.0103 V,假如輸電線的總電阻R=10Ω,在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%,用戶使用電壓U=380 V. ( 1 )畫出輸電線路的示意圖(標明各部分的符號) (2)所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少?(使用的變壓器是理想變壓器) (1) (2)1:10 25:1 例2、一小型發(fā)電站通過升壓,降壓變壓器把電能輸給用戶。已知發(fā)電機的輸出功率是500kW,端電壓為500V,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5,兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5Ω,降壓變壓器的輸出電壓為220V,不計變壓器的損耗。求: (1)升壓變壓器的副線圈兩端電壓; (2)輸電導(dǎo)線上的功率損失; (3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比; (4)用戶得到的功率。 思考:有一臺內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機,供給一所學(xué)校照明電路,如圖,升壓變壓器的匝數(shù)比為1:4,降壓變壓器的匝數(shù)比為4:1,輸電線總阻為R=4Ω,全校共22個班,每班有“220V,40w”的燈6盞,若要保證全部電燈正常發(fā)光, 討論:1)發(fā)電機的輸出功率多大? 2)發(fā)電機的電動勢多大? 3)輸電效率是多少? 4)若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光,發(fā)電機的輸出功率是否減半? 【課后練習(xí)】 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.和輸電線中電流強度的平方成正比 2、輸電線的電阻共計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、遠距離送電的輸電線一定時,如果以原來電壓的10倍輸送同樣功率的電能時,輸電線上損耗的電功率為原來的____.1/100 8、發(fā)電機的路端電壓為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,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、有一臺內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機,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個教室,每個教室有“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)電機輸出功率多大?6000W (2)發(fā)電機的電動勢多大?250V (3)輸電效率是多少?97.3%- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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