高中物理 第4章 远距离输电 第3节 电能的远距离传输教学案 鲁科版选修3-2-鲁科版高二选修3-2物理教学案.doc

第3节电能的远距离传输
1.电能在远距离传输过程中有电功率和电压损失，减小电阻不经济，减小电流最合算。
2．在输送电功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，据ΔP＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R知，输电线上的电功率损失将降为原来的eq\f(1,n2)。
3．在电能远距离传输中，可将回路划分为几个独立的回路，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律和串、并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。

一、为什么要采用高压输电
1．两种损失比较
两种损失主要原因大小表示减小办法电功率损失输电线有电阻电流产生焦耳热ΔP＝I2R减小R
减小I电压损失输电线电阻的电压降ΔU＝IR
2．降低两种损失的途径——高压输电
在保证输送电功率不变的前提下提高输电电压，会减小输电电流，从而减小导线上的电功率损失和电压损失。
二、高压交流输电
1．基本环节
eq\x(发电厂站)eq\o(――→,\s\up7(升压变压器))eq\x(\a\al(高压输,电线路))eq\o(――→,\s\up7(降压变压器))eq\x(用户)
2．电路原理图

图4­3­1
三、高压直流输电
1．组成部分
高压直流输电系统主要由整流站、直流线路和逆变站三部分构成。实际上直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电环节和用电环节仍是交流，输电过程中只用两根导线。
2．优越性
(1)节省材料，输电结构简单，占地面积小。
(2)不存在感抗和容抗引起的损耗。
(3)不需要考虑电网中的各发电机的同步运行问题。

1．自主思考——判一判
(1)为了减少能量损失，要高压输电，而且越高越好。(×)
(2)输送功率一定时，提高输送电压，可以减少功率损失。(√)
(3)电压损失ΔU＝IR线和电功率损失ΔP＝I2R线中I可以通过I＝eq\f(P送,U送)求得。(√)
(4)负载越多，即用电高峰期，ΔU、ΔP也越大。(√)
(5)高压直流输电与高压交流输电的区别在于输送环节。(√)
2．合作探究——议一议
(1)电能的输送要达到什么要求？输送电压是不是越高越好？
提示：①输送电能要达到三个方面的要求：
a．可靠：保证供电线路正常工作，少有故障。
b．保质：保证电能质量，即电压、频率稳定。
c．经济：线路架设和运行费用低，能耗少，电价低。
②电压升高，导线会对空气放电，对导线的绝缘性能提出更高的要求，另外，高压输电对变压器也提出了更高的要求，因此，输电电压并不是越高越好。
(2)在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I＝eq\f(U,r)，对不对？为什么？
提示：不对。U为输电电压，而不是加在输电导线上的电压，即U≠Ir，而输电电流可通过P＝UI求得。
(3)“提高输电电压，减小输电电流”是否与欧姆定律相矛盾？
提示：不矛盾。欧姆定律I＝eq\f(U,R)是对纯电阻元件成立的定律，而“提高输电电压，减小输电电流”是从输电角度，由P＝UI，且在P一定的条件下得出的结论，两者没有必然联系。

输电线路上的电压损失和功率损失

1．若输电线的电阻为R线，输电电流为I，输电线始端和末端的电压分别为U和U′，则：
(1)电压损失ΔU＝U－U′＝IR线；
(2)功率损失ΔP＝I2R线＝IΔU＝eq\f(ΔU2,R线)。
2．若输电功率P不变，输电电压提高到nU，可使输电电流减小到eq\f(I,n)，则：
(1)电压损失减小到eq\f(ΔU,n)；
(2)功率损失减小到eq\f(ΔP,n2)。
[特别提醒]
(1)输电电压是指加在输电线起始端的电压，电压损失是指输电线上的电压降。
(2)输送功率是指加在输电线起始端的功率，功率损失是输电线上消耗的功率。
(3)减小输电线上的功率损失和电压损失的有效途径是：提高输电电压，以减小输电电流。

1．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P和P用的关系式正确的是()
A．P′＝eq\f(U2S,ρL) B．P′＝eq\f(P2ρL,U2S)
C．P用＝P－eq\f(U2S,ρL) D．P用＝Peq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(PρL,U2S)))
解析：选BD输电线电阻R＝ρeq\f(L,S)，输电线中电流I＝eq\f(P,U)，故输电线上损失的电功率为P′＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2ρeq\f(L,