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5.5 電能的輸送 學(xué)案（人教版選修3-2）

1．輸電線上的功率損失P＝________，降低輸電損耗的兩個(gè)途徑為：
___________ _________，____________________.
2．遠(yuǎn)距離輸電基本原理：在發(fā)電站內(nèi)用________變壓器______電壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過(guò)______變壓器______所需的電壓．
3．下列關(guān)于電能輸送的說(shuō)法中正確的是(　　)
A．輸送電能的基本要求是可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)
B．減小輸電導(dǎo)線上功率損失的惟一辦法是采用高壓輸電
C．減小輸電導(dǎo)線上電壓損失的惟一方法是增大輸電線的橫截面積
D．實(shí)際輸電時(shí)，要綜合考慮各種因素，如輸電功率大小、距離遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件等
4．輸電導(dǎo)線的電阻為R，輸送電功率為P.現(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來(lái)輸電，則兩次輸電線上損失的功率之比為(　　)
A．U1∶U2 B．U21∶U22
C．U22∶U21 D．U2∶U1
5．如圖1所示為遠(yuǎn)距離高壓輸電的示意圖．關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，下列表述正確的是(　　)

圖1
A．增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過(guò)程中的電能損失
B．高壓輸電是通過(guò)減小輸電電流來(lái)減小電路的發(fā)熱損耗
C．在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過(guò)程中的電能損失越小
D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好

【概念規(guī)律練】
知識(shí)點(diǎn)一　線路損耗問(wèn)題
1．發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為R，通過(guò)導(dǎo)線的電流為I，學(xué)校輸入電壓為U2，下列計(jì)算輸電線損耗的式子中，正確的是(　　)
A.U21R B.?U1－U2?2R
C．I2R D．I(U1－U2)
2．某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能．若輸送的總功率為P0，輸電電壓為U，輸電導(dǎo)線的總電阻為R.則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．輸電線上的電流I＝UR
B．輸電線上的電流I＝P0U
C．輸電線上損失的功率P＝(P0U)2R
D．輸電線上損失的功率P＝U2R
知識(shí)點(diǎn)二　遠(yuǎn)距離輸電線路中各物理量的關(guān)系
3．一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4 000 kW，電壓為4 000 V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電．輸電線路總電阻R＝1 kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220 V，60 W)．若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器T 1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)， 則(　　)
A．T1原、副線圈電流分別為103 A和20 A
B．T2原、副線圈電壓分別為1.8×105 V和220 V
C．T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1
D．有6×104盞燈泡(220 V,60 W)正常發(fā)光
4．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖2所示，發(fā)電 機(jī)的輸出電壓為200 V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)．要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則(　　)

圖2
A.n2n1>n3n4
B.n2n1C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入 功率
【方法技巧練】
關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析方法
5．發(fā)電機(jī)的端電壓 220 V，輸出電功率44 kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2 Ω，如果用初、次級(jí)匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級(jí)匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶，則
(1)畫(huà)出全過(guò)程的線路示意圖；
(2)求用戶得到的電壓和功率；
(3)若不經(jīng)過(guò)變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率．

6．在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導(dǎo)線電阻率為ρ，橫截面積為S，總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，輸電線損失的電功率為P′，用戶得到的電功率為P用，則下列關(guān)系式正確的是(　　)
A．P′＝U2SρL B．P′＝P2ρLU2S
C．P用＝P－U2SρL D．P用＝P(1－PρLU2S)

參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．I2r　減小輸電導(dǎo)線的電阻　減小輸電導(dǎo)線中的電流
2．升壓　升高　降壓　降到
3．AD
4．C　[由P＝UI，P損＝I2R可得P損＝P2RU2，所以輸電線上損失的功率與輸送電壓的平方成反比，C項(xiàng)正確．]
5．ABD　[導(dǎo)線的橫截面積越大，導(dǎo)線的電阻越小，電能損失就越小，A對(duì)；在輸送功率一定的前提下，提高輸送電壓U，由I＝PU知，能減小電流I，從而減小發(fā)熱損耗，B對(duì)；若輸送電壓一定，由I＝PU知，輸送的電功率P越大，I越大，發(fā)熱損耗就越多，C錯(cuò)；高壓輸電時(shí)要綜合考慮材料成本、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等各種因素，不是電壓越高越好，D對(duì)．]
課堂探究練
1．BCD　[輸電線的損耗P損＝I2R線＝U2線R線＝IU線
其中U線＝U1－U2，故B、C、D正確．]
點(diǎn)評(píng)　計(jì)算功率損失常用公式P損＝I2線R線和P損＝U2線R線，特別在利用P損＝U2線R線時(shí)要注意U線是R線上的電壓．
2．BC　[輸電線上的電流I線＝P0U＝U線R故A錯(cuò)誤，B正確；輸電線上的功率損失P＝I2線R＝(P0U)2R＝U2線R，故C正確，D錯(cuò)誤．]
點(diǎn)評(píng)　由功率損失P＝(P輸U(kuò)輸)2R線知：當(dāng)輸送功率P輸一定時(shí)減少輸電線上功率損失的方法為提高輸電電壓或減小輸電導(dǎo)線的電阻．
3．ABD　[輸電線上消耗的功率P線＝I22R＝400 kW，則I2＝P線R＝20 A，又P1＝U1I1，則I1＝P1U1＝103 A，故A正確；T1的變壓比U1U2＝I2I1＝150，又P＝U1I1＝U2I2，得U2＝2×105 V，輸電線上損失電壓U線 ＝I2R＝2×104 V，則T2原線圈的輸入電壓U3＝U2－U線＝1.8×105 V，又燈泡正常發(fā)光，T2的副線圈的電壓為220 V，B正確；T2的變壓比U3U4＝1.8×105220＝9 00011，C錯(cuò)誤；根據(jù)U3I2＝60n，解得n＝6×104，D正確．]
點(diǎn)評(píng)　遠(yuǎn)距離輸電線路圖如下

各物理量有下列關(guān)系
①電壓關(guān)系：U發(fā)＝U1，U1U2＝n1n2，U2 ＝U3＋U損，U3U4＝n3n4，U4＝U用；
②電流關(guān)系：n1I1＝n2I2，I2＝I線＝I3，n3I3＝n4I4；
③功率關(guān)系：P發(fā)＝P1＝P2，P2＝P3＋P損，P3＝P4＝P用，
P損＝I2R線，P損＝PU22R線，P損＝IU損．
4．AD　[由于輸電線上的功率損耗，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率．P出－P損＝P入，故D正確.U2U1＝n2n1，U3U4＝n3n4，因?yàn)閁1＝200 VU3＝U2－U線，故n2n1>n3n4，選項(xiàng)A正確．]
點(diǎn)評(píng)　在理解電壓關(guān)系時(shí)，可 把輸電線路理解為三個(gè)閉合回路．如圖

第一個(gè)回路發(fā)電機(jī)是電源，升壓變壓器的原線圈是用電器，若輸電線電阻忽略則有U發(fā) ＝U1；第二個(gè)回路升壓變壓器副線圈是電源，降壓變壓器的原線圈為用電 器，則有U2＝U線＋U3；第三個(gè)回路降壓變壓器副線圈為電源，用戶為用電器，若輸電線電阻忽略則有U4＝U用．
5．(1)見(jiàn)解析　(2)219.6 V　4.392×104 W
(3)180 V　3.6×104 W
解析　(1)示意圖如下圖所示

(2)升壓變壓器次級(jí)的輸出電壓
U2＝n2n1U1＝101×220 V＝2 200 V
據(jù)升壓變壓器輸出電功率等于輸入電功率知，升壓變壓器次級(jí)輸出電流
I2＝PU2＝44×1032 200 A＝20 A
輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為
UR＝I2R＝20×0 .2 V＝4 V
PR＝I22R＝202×0.2 W＝80 W
加到降壓變壓器初級(jí)上的輸入電流和電壓為
I3＝I2＝20 A
U3＝U2－UR＝2 200 V－4 V＝2 196 V
降壓變壓器次級(jí)的輸出電壓和電流為
U4＝n4n3?U3＝110×2 196 V＝219.6 V
I4＝n3n4?I3＝10×20 A＝200 A
用戶得到的功率為
P4＝I4U4＝200×219.6 W＝4.392×104 W
(3)若不采用高壓輸電，用220 V低壓直接供電時(shí)，電路如下圖所示，則輸電電流I＝PU1＝44×103220 A＝200 A，輸電線路上的電壓損失

UR′＝IR＝200×0.2 V＝40 V
所以用戶得到的電壓為
U4′＝U1－UR′＝220 V－40 V＝180 V
用戶得到的功率為P4′＝IU4′＝200×180 W＝3.6×104 W
方法總結(jié)　(1)求 解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是熟悉輸電線路圖，并畫(huà)出示意圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上．
(2)分別在“三個(gè)回路”以及“兩個(gè)變壓器”上找各物理量的關(guān)系，特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識(shí)分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系．
6．BD　[輸電線電阻R＝ρLS，輸電電流I＝PU
故輸電線上損失的電功率為P′＝I2R＝PU2ρLS＝P2ρLU2S
用戶得到的電功 率為P用＝P－P′＝P1－PρLU2S.故B、D正確．]

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://douzifanli.com/gaoer/71207.html

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