5.5《电能的输送》学案
重庆市江北中学高2013级物理备课组
教学目标
了解从变电站到住宅的输电过程。
知道远距离输电时应用高压电的道理。
能画出供电示意图，并能根据示意图进行简单计算。
《课堂学习与探究》
1，为什么存在远距离输电问题？
2，输送电能的基本要求是什么？
3，用什么将电源和用电设备连接起来，请你画出示意图。
4，情景假设：
若教室所有用电器额定总功率为4.4kw，从三峡到我校的输电线上的总电阻为10Ω，发电机功率也为4.4kw，用220v的电压输送，我教室用电器能正常工作吗？
5，通过分析，你认为电能主要在哪里损失了？我们怎样来定量计算这种电能损失？
6，在讨论之后，确定什么方案来减小电能的损失？
7，请画出远距离输电的示意图。
8，参照上图，在小组讨论的基础上回答下列问题：
（1）各个功率之间的关系
（2）各个电压之间的关系
（3）各个电流之间的关系
例1： 输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求
（1）输电线中的电流？输电线中损失的电压是多少？用户得到的电压是多少？
（2）输电线损失的功率是多少？用户得到的功率是多少？
（3）如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率是多少？
例2、一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求：
（1）升压变压器的副线圈两端电压；
（2）输电导线上的功率损失；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；
（4）用户得到的功率。
《课堂小结》
1，减小电线上电能损失的主要途径：
2，远距离输电的过程与示意图：
3，电网供电的优点：
其他：
《课后巩固》
1、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率：（ ）
A．随输电线电阻的增大而增大
B．和输送电压的平方成正比
C．和输电线上电压降落的平方成正比
D．和输电线中电流强度的平方成正比
2、输电线的电阻共计r，输送的电功率为p，输电电压为U，则用户能得到的电功率是：（ ）
A. P B.P－(P/U)r C.I2R D. (P/U)r
3、用6600V和220V两种电压输电，若输送的功率和输电线的电阻相同，则低压输电线与高压输电线上损失功率之比是（ ）
A. 1：900 B. 900：1 C. 1：30 D. 30：1
4、一个小水电站输出电功率为20kw，输电线总电阻为0.5Ω，如果先用400V的电压送电，后改用2000V电压输电，则输电电压提高后输电线上损失的电功率的变化情况是:（ ）
A、减少50W B、减少1200W C、减少7.68W D增加7.68W
5、某变电站用220V的电压送电，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，则输出电压应变为 V。
6、相同材料组成的导线向同一处用户输送10kW电能，在输电电压U1=110V和U2=220V两种情况下，要求输电线中损失的电能相同，则两情况下导线截面积之比为____。
7、远距离送电的输电线一定时，如果以原来电压的10倍输送同样功率的电能时，输电线上损耗的电功率为原来的____．
8、发电机的路端电压为220V，输送电功率44kW，输电线电阻为0.4Ω，则用户得到的电功率为 V，用户得到的电功率为 kW。若用初、次级线圈匝数之比为1：10的变压器升压，经同样的输电线输电后，再用初、次级线圈匝数之比为10：1的变压器降压后供给用户，则用户得到的电压为 V，用户得到的电功率为 kW。
9、某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104W，电厂输出电压仅350V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4Ω，允许损失的功率为输送功率的5％，求用户所需电压为220V时，升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？
10、有一台内阻为1Ω的发电机，供应学校的照明用电，如图5-5-5所示是输电原理图，两变压器已选定，输电线总电阻为4Ω，全校共有22个教室，每个教室有“220V、40W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光。（n1:n2=1:4，n3:n4=4:1）问：（1）发电机输出功率多大？ （2）发电机的电动势多大？（3）输电效率是多少？
《参考答案》
1、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率：（ACD ）
A．随输电线电阻的增大而增大
B．和输送电压的平方成正比
C．和输电线上电压降落的平方成正比
D．和输电线中电流强度的平方成正比
2、输电线的电阻共计r，输送的电功率为p，输电电压为U，则用户能得到的电功率是：（B ）
A. P B.P－(P/U)r C.I2R D. (P/U)r
3、用6600V和220V两种电压输电，若输送的功率和输电线的电阻相同，则低压输电线与高压输电线上损失功率之比是（B ）
A. 1：900 B. 900：1
C. 1：30 D. 30：1
4、一个小水电站输出电功率为20kw，输电线总电阻为0.5Ω，如果先用400V的电压送电，后改用2000V电压输电，则输电电压提高后输电线上损失的电功率的变化情况是:（A ）
A、减少50W B、减少1200W C、减少7.68W D增加7.68W
5、某变电站用220V的电压送电，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，则输出电压应变为 V。440
6、相同材料组成的导线向同一处用户输送10kW电能，在输电电压U1=110V和U2=220V两种情况下，要求输电线中损失的电能相同，则两情况下导线截面积之比为____。4:1
7、远距离送电的输电线一定时，如果以原来电压的10倍输送同样功率的电能时，输电线上损耗的电功率为原来的____．1/100
8、发电机的路端电压为220V，输送电功率44kW，输电线电阻为0.4Ω，则用户得到的电功率为 V，用户得到的电功率为 kW。若用初、次级线圈匝数之比为1：10的变压器升压，经同样的输电线输电后，再用初、次级线圈匝数之比为10：1的变压器降压后供给用户，则用户得到的电压为 V，用户得到的电功率为 kW。140，28，219，43.8
9、某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104W，电厂输出电压仅350V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4Ω，允许损失的功率为输送功率的5％，求用户所需电压为220V时，升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？1:8,12:1
10、有一台内阻为1Ω的发电机，供应学校的照明用电，如图5-5-5所示是输电原理图，两变压器已选定，输电线总电阻为4Ω，全校共有22个教室，每个教室有“220V、40W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光。（n1:n2=1:4，n3:n4=4:1）问：
（1）发电机输出功率多大？6000W
（2）发电机的电动势多大？250V
（3）输电效率是多少？97.3％(共29张PPT)
我们的生活离不开电能
思考：什么地方在生产电能呢？
选修3-2第五章第五节
《电能的输送》
江北中学：李娟
三峡水电站建成后，发电机组总功率为1820万千瓦，年发电量为846.8亿千瓦时，将缓解我市的用电紧张问题。
三峡水电站向我市供电，怎样将电能输送过来呢？
用输电导线将发电机和用电器连接起来
一、提出问题
发电机
我市用户
输电导线
若教室所有用电器额定总功率为4.4kw，从三峡到我校的输电线上的总电阻为10Ω，发电机功率也为4.4kw，用220v的电压输送，我教室用电器能正常工作吗？
二、创设情境
P用=？
U用=？
△U
发电机
用户
P输
U输
R
I
三、发现问题
远距离输电时，由于输电线的电阻上的电阻较大，致使输电线上的电压损失和电功率损失较大，大量电能经输电导线以热量的形式散耗在空气中，用户得到的电功率要远小于输送时的电功率，造成了电资源的浪费，输送端用户用电器不能正常工作。
四、分析问题
1、电能主要在哪里损失？
2、损失的电能如何来定量的表示？
Q=I2RT
△U
发电机
用户
P输
U输
R
I
= △U2/RT= △U·I·T
热能消耗
焦耳定律
五、探究问题的解决方案
目的：减少远距离输电过程中输电导线上的电能的损失？
根据Q=I2RT，我们要减少Q。
方案一：减少时间T
方案二：减少电阻R
方案三：减少输电电流I：
减少导线电阻，由电阻定律：
（1）减小输电线的长度L可行吗？
减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电距离。
（2）减小材料的电阻率ρ。目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。用电阻率更小的银可以吗？
成本太高
（3）增加输电线的横截面积又如何呢？
增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。
如果电流减少了 P损=I2R线，功率损失大大减少
U损=IR线， 电压损失大大减少
方案三：
此方案能大大减少输电线上的电压和电功率的损失，又不造成材料的浪费和架线的困难
六、方案的实施
1．发电机输出功率P一定，如何减少输电线上的电流？
发电机输出功率P一定，要减少电流，根据I=P/U，就要提高输电电压，采用高压输电
2．如何获得高压来输电呢？
3.输送到用户处时，如何使用电器正常工作呢？
4.请设计远距离输电的整体流程图？
用升压变压器
n1
n2
p1
p2
P2=P1
用降压变压器
n3
n4
p3
p4
用户
远距离输电流程简图：
P1
P2
P3
P4
I1
I2
I3
I4
请同学们试着分析：
（1）各个功率之间的关系
（2）各个电压之间的关系
（3）各个电流之间的关系
阅读并回答教材45页“思考与讨论”中的问题。
例1： 输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求
（1）25A 250V 150V
（2）6250W 3750W
（3） 62.5W
（1）输电线中的电流？输电线中损失的电压是多少？用户得到的电压是多少？
（2）输电线损失的功率是多少？用户得到的功率是多少？
（3）如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率是多少？
是不是输电电压越高越好？
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
低压输电线路：
输电电压220V------输电功率100kW以下， 距离为几
百米以内。
高压输电线路：
输电电压35kV或110kV------输电功率100kW以下，
距离为几十千米到上百千米。
超高压输电线路：
输电电压220kV以上------输电功率10万kW以上， 距
离为几百千米。
输电过程示意图
例2、一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求：
（1）升压变压器的副线圈两端电压；
（2）输电导线上的功率损失；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；
（4）用户得到的功率。
解：输电线路原理图如上图所示
（1）升压变压器的副线圈两端电压为
U2=n2U1/n1=2500V
（2）输电导线上的电流
I2= P2/ U2
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
输电导线上的功率损失为
P损=I22r线=60kW
（3）输电导线上的电压
U损=I2r线
降压变压器原线圈的电压
U3=U2-U损=2200V
降压变压器原、副线圈的匝数比为
n3/n4= U3/ U4= 10:1
（4）用户得到的功率
P用= P1- P损=440kW
三、电网供电
采用电网供电的优点：
可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。
小结：处理远距离输电的基本思路
1、画远距离输电原理图
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
2、原理图中各物理量的关系
（1）功率关系：P1=P2 P3=P4 P2=P损+P3
（2）电流电压关系：U2=U线+U3 I2=I3
祝
您
