2019-2020年高中物理 3.5《高壓輸電》學案 新人教版選修1-1.doc

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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(shù)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電能（功率）損失的主要原因： ；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 遠距離輸電中的兩種模式： ， 現(xiàn)代直流輸電示意圖： 遠距離輸電常用的幾種高壓有： 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400，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10，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0.13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；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；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A1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(guān)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0.4，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 B5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0.2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 電流的熱效應 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）UPR/U PP2R/U2（2）146V 116.8kW 2489.6V 199.2 kW問題5 直流輸電 交流輸電 發(fā)電廠 交流變直流 直流變交流 110kV 220kV 330kV 550kV 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】1BD 2AC 3C 41kW 5CD 6AB 7（1）8 kW 180V 36 kW （2）80W 2196V 43.92 kW