(通用版)2018_2019版高中物理第五章交变电流5.5电能的输送学案新人教版选修3_2

五、电能的输送【要点导学】1．本节内容重点是：输电线上损失电能的原因和输电线上损失的电能的计算。

本节内容难点是：输电系统的“输电电压”、“用户得到的电压”和输电线上“损失的电压”三者的区别与联系。

2．远距离输电电路图如图5－5－1所示：若输电线电阻R，输电功率为P，输电电压U１，则输电导线的电流I2=P/U1，输电导线上的电压降（电压损失）U损=I2R=PR/U1，输电导线上的功率损耗P损=I22R =U额2/R=P2R/U12【范例精析】例1、发电机的输出电压为220V，输出功率为44KW，每条输电线电阻为0.2Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？分析与解答：输送电路原理图如图5-5-2。

发电站输出的功率P出是一定的,当以220伏的电压输出时,输出电流应该是：I=P出/U出=44000W/220V=200A两条输电线路的总电阻为0.4Ω,则导线上损失的电功率为：P损=I2r=(200A)2×0.4Ω=16kW用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-16kW=27kW在导线上损失的电压为: U损=I2r=200V×0.4Ω＝80V．用户得到的电压为：U=U出-U损=220V-80V=140V如果用1：10的变压器将电压升高到2200V后再输送出去，则输出电流为：I=P出/U出=44000W/2200V=20AP损=I2r=(20A)2×0.4Ω=160W用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-160W=43.83kW在导线上损失的电压为: U损=I2r＝20V×0.4Ω＝8V．加到用户端变压器上的电压为：U=U出-U损=2200V-80V=2192V经过变压器降压后输送给用户的电压为：219.2V．例2、一个小型水力发电站，发电机输出电压U0=250V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为P m=30kW，它通过总电阻R线=2．0Ω的输电线直接向远处的居民区供电。

电能的输送目标导航思维脉图1。

理解输电线上电能的损失与哪些因素有关。

(物理观念）2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理。

(科学思维）3.知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题. （科学态度与责任）必备知识·自主学习一、降低输电损耗的两个途径由欧姆定律I=可知，导体两端加的电压越大,导体中流过的电流越大,可在高压输电过程中，却有“提高电压，降低电流”的结论，这二者间是不是有矛盾?提示：不矛盾。

欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律，而“提高电压,降低电流”是从输送角度,由P=IU,且在P一定的条件下得出的结论,两者没有联系。

1.输送电能的基本要求：（1）可靠:指保证供电线路可靠地工作，少出现故障.（2)保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。

（3）经济:指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。

2。

降低输电损耗的两个途径：要减少输电线路上的功率损失，由公式P损=I2R线知，必须减小输电线电阻或减小输电电流。

（1）要减小电阻,从R=ρ看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积,但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；可以选用电阻率较小的导体。

（2)从公式P=IU来看,在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压。

前一种方法的作用十分有限,一般采用后一种方法。

二、电网供电1.远距离输电基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。

2.电网:通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区性的输电网络。

3.电网输电的优点:（1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。

（2）减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的质量。

(3)合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。

4。

关于电能的输送：解释符合科学实际的有：①③①输电线上损失的电功率，与输电线的电阻成正比，与输电线电流的平方成正比。

5 电能的输送一、教学目标（一）知识与技能1、知道“便于远距离输送”是电能的优点之一．知道输电的过程．了解远距离输电的原理．2、理解各个物理量的概念及相互关系．3、充分理解RU P 2=；R I P 2=； UI P =中的物理量的对应关系． 4、知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失.5、理解为什么远距离输电要用高压.（二）过程与方法1、通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考．2、通过远距离输电原理分析，具体计算的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算推理．（三）情感态度与价值观教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯二、重点、难点、疑点及解决办法重点：（1）理论分析如何减少输电过程的电能损失．（2）远距离输电的原理．难点： 远距离输电原理图的理解．疑点： RU P 2=；R I P 2=； UI P =的对应关系理解． 解决办法：通过自学、教师讲解例题分析来逐步突破重点、难点、疑点．三、教学过程：（一） 引入新课通过全球夜晚灯光图，三峡水电站等图片，引出电能的输送。

（二） 进行新课-----第五节 、电能的输送一、电能的输送1、电能便于远距离输送.2、输电的基本要求：可靠、保质、经济通过例题找到电能损耗的原因二、如何减小输电线上功率的损失1、减小输电线上的电阻（1）用电阻率小的金属做导线材料（2）缩短输电距离（3）增大导线横截面积2、减小输电电流电站输出的电功率是一定的，需提高输送电压（高压输电）再通过例题的变型验证高压输电是行之有效的三、输电线路示意图四、练习与思考？1、是不是输电电压越高越好？不是，高压输电对设备要求比较高2、采用一个电站与一批用户的“一对一”的供电方式，有什么弊端？用户需要与电站供给不能对应五、小结：1．降低输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流。

减小输电电流是最有效的途径。

远距离输电线路上，ΔP =I 2r=r U 2，其中（I =U P 总）。

5.5 电能的输送【学习目标】1．了解互感器的结构及工作原理2．知道远距离输电减小能耗的方法，熟练掌握利用有关规律解决远距离输电的有关问题 【重点难点】重点：远距离输电减小能量损失的分析依据和方法及解决有关问题的规律应用 难点：远距离输电过程的分析 导学流程【了解感知·夯实基础】 一．互感器(1)电压互感器：用来把 电压变成 电压． (2)电流互感器：用来把 电流变成 电流．针对训练 钳形电流表的外形和结构如图10－2－2所示．图甲中电流表的读数为1.2 A ．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则 ( )A ．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 AB ．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 AC ．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 AD ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A 二、电能的输送1．根据P 损＝I 2R 线，减少输电电能损失有两种方法．(1)减小输电线的电阻：由R ＝ρl S可知，要减小输电线的电阻R 线，在输电距离不变情况下，可采用减小材料的 、增大导线的 等方法．(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P ＝ ，要减小电流，应提高输电电压．2．远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流I ＝ ，输电线上损失功率P 损＝I 2R 线＝ R 线，可知P 损∝1U2.(1)功率关系：P1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线.(4)输电线上损耗的功率P 损＝I 线ΔU ＝I 线2R 线＝(P 2U 2)2R 线．当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的1n2.【深入学习·思路方法】例1．中国已投产运行的1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为 ( )A.P 4B.P2 C ．2P D ．4P例2．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是 ( ) A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻归纳总结：例3．在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有 ( )A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【迁移应用·能力提升】例4 某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V ，输出电功率为50 kW ，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V 供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？[思路点拨] 先画出输电线路图，然后以变压器为界，分成几个独立的闭合电路，应用欧姆定律、串联和并联电路的特点及电功、电功率等有关公式分析各自的电流、电压和功率关系，各独立回路之间可通过变压器的n 1n 2＝U 1U 2＝I 2I 1及理想变压器P 1＝P 2等联系起来． [解析] 用500 V 电压送电时示意图如图所示，50 kW 的电功率在输电线上的电流I0＝P U 0＝50×103500A ＝100 A.用户获得电压U 1＝U 0－I 0R ＝(500－100×3) V＝200 V用户获得的功率P 1＝I 0U 1＝2×104W.改用高压输送时示意图如图所示，要求P 损＝0.6%P ，即P 损＝50×103×0.6% W＝300 W. 输电电流I ＝P 损/R ＝300/3 A ＝10 A.发电站升压后输电电压U ＝P I ＝50×10310V ＝5000 V ， 升压变压器匝数比n 1n 2＝U 0U ＝5005000＝110，输电线上损失的电压U ′＝IR ＝10×3 V＝30 V. 降压变压器的输入电压U 2＝U －U ′＝(5000－30) V ＝4970 V ，降压变压器的匝数比n 3n 4＝U 2U 3＝4970220＝49722.提纲答案：针对训练：C 例1：A 例2：B 例3：CD【展示设计·学习交流】1．口头展示：远距离输电的能量损失分析和减小能耗的方法2．板书展示：提纲中例2、例3的分析方法 3．学生在学习过程中生成的其他问题 【合作探究·拓展知识】如图10－1－13所示，矩形裸导线框长边的长度为2L ，短边的长度为L ，在两个短边上均接有电阻R ，其余部分电阻不计，导线框一长边与x 轴重合，左边的坐标x ＝0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系B ＝B 0sin(πx2L )．一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R ，开始时导体棒处于x ＝0处，从t ＝0时刻起，导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动．求：(1)导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的过程中力F 随时间t 变化的规律．(2)导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的过程中回路产生的热量．。

5.5 电能的输送班级姓名， 1课时使用时间一、学习目标1．了解从变电站到用户的输电过程。

知道远距离输电时应用高电压的道理。

2．引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，在学习知识的同时获得一定的成就感。

3．知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关，知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行简单定量计算。

重点．输电线上损失电能的原因和输电线上损失的电能的计算。

难点．输电系统的“输电电压”、“用户得到的电压”和输电线上“损失的电压”三者的区别与联系。

二、自学检测1、电功率损失和电压损失⑴功率损失：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。

出现功率损失。

△P= 。

⑵、电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R上消耗部分电压。

△U= 。

2、减少功率损失和电压损失的方法：⑴、⑵、3、高压输电网络及各物理量间关系：①、输电电流：I2升压变压器②、输电导线损失的电功率：P损=③、输电导线损失的电压：U损=三、合作探究任务一、输送电能的基本要求用导线把电源和用电设备连起来，就可以输送电能，这是电能的一个突出优点。

输送电能的基本要求是1．可靠：保证供电线路可靠的工作，少有故障。

2．保质：保证电能的质量——___________和__________稳定。

3．经济：输电线路建造和运行的费用地，电能损耗少。

任务二、输电线上的功率损失一）输电线上的功率损失1.输电线上有电阻R，由电阻定律知R=__________，当l很长时，R很大，设输电线中电流为I，则电线中电阻将消耗功率ΔP，ΔP=_________，可见ΔP会很大．2．减小输电线上功率损失的方法（1）减小输电线上的电阻：即_________导线横截面积和用电阻率ρ_________的材料，这种方法在实际生产中效果有限．（2）减小输电电流，在输出功率不变时，由P=_________知可提高_________来减小I ．二．输电线上的电压损失1、输电线上电阻两端电压ΔU=_________，这样用户得到电压U ′=_________，即ΔU=_________是导线中电压损失．2．减小输电线上的电压损失的方法（1）减小输电线上的电阻：可用横截面积_________的导线和ρ较_________的材料．但横截面积不能无限增大．（2）减小输电电流（ 同上）．总之，在远距离输电时必须采用_________电压，以减小输出_________，减小功率损失和电压损失．任务 三、电网供电1．远距离输电基本原理：在发电站内用__________变压器___________，然后进行远距离输电，在用电区域通过__________变压器降到所需的电压。

安徽省长丰县高中物理第五章交变电流5.5 电能的输送教案新人教版选修3-2
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电能的输送
采用高压输电。

在输电电流一定的情况下，线
路电阻减为原来的一半，线路中损耗的功率减为原
来的21。

在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，
线路中的电流减为一半,而损耗的功率减为原来的
41
.
7、大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要
求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的
要求,怎么办?
在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处
用降压变压器降低电压。

投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离
高压输电的原理。

如下图所示.
设发电机的输出功率为P ，则功率损失为
ΔP =I 22
R
用户得到的功率为P 用=P -ΔP 。

输电线路上的电压损失为：ΔU =I 2R ，则U 3=U 2—
ΔU 。

8、目前,我国常用的远距离输电采用的电压有哪几
种?。

5.5 电能的输送【学习目标】1．了解互感器的结构及工作原理2．知道远距离输电减小能耗的方法，熟练掌握利用有关规律解决远距离输电的有关问题【重点难点】重点：远距离输电减小能量损失的分析依据和方法及解决有关问题的规律应用难点：远距离输电过程的分析导学流程【了解感知·夯实基础】一．互感器(1)电压互感器：用来把 电压变成 电压．(2)电流互感器：用来把 电流变成 电流．针对训练 钳形电流表的外形和结构如图10－2－2所示．图甲中电流表的读数为1.2 A ．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则 ( )A ．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 AB ．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 AC ．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 AD ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A二、电能的输送1．根据P 损＝I 2R 线，减少输电电能损失有两种方法．(1)减小输电线的电阻：由R ＝ρl S可知，要减小输电线的电阻R 线，在输电距离不变情况下，可采用减小材料的 、增大导线的 等方法．(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P ＝ ，要减小电流，应提高输电电压．2．远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流I ＝ ，输电线上损失功率P 损＝I 2R 线＝ R 线，可知P 损∝1U 2. (1)功率关系：P1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3.(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线.(4)输电线上损耗的功率P 损＝I 线ΔU ＝I 线2R 线＝(P 2U 2)2R 线．当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的1n 2. 【深入学习·思路方法】例1．中国已投产运行的1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为 ( )A.P 4B.P 2C ．2PD ．4P例2．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是 ( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻归纳总结：例3．在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有 ( )A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【迁移应用·能力提升】例4 某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V ，输出电功率为50 kW ，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V 供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？[思路点拨] 先画出输电线路图，然后以变压器为界，分成几个独立的闭合电路，应用欧姆定律、串联和并联电路的特点及电功、电功率等有关公式分析各自的电流、电压和功率关系，各独立回路之间可通过变压器的n 1n 2＝U 1U 2＝I 2I 1及理想变压器P 1＝P 2等联系起来． [解析] 用500 V 电压送电时示意图如图所示，50 kW 的电功率在输电线上的电流I0＝P U 0＝50×103500A ＝100 A. 用户获得电压U 1＝U 0－I 0R ＝(500－100×3) V＝200 V用户获得的功率P 1＝I 0U 1＝2×104 W.改用高压输送时示意图如图所示，要求P 损＝0.6%P ，即P 损＝50×103×0.6% W＝300 W.输电电流I ＝P 损/R ＝300/3 A ＝10 A.发电站升压后输电电压U ＝P I ＝50×10310V ＝5000 V ， 升压变压器匝数比n 1n 2＝U 0U ＝5005000＝110， 输电线上损失的电压U′＝IR ＝10×3 V＝30 V.降压变压器的输入电压U 2＝U －U′＝(5000－30) V ＝4970 V ，降压变压器的匝数比n 3n 4＝U 2U 3＝4970220＝49722.提纲答案：针对训练：C 例1：A 例2：B 例3：CD【展示设计·学习交流】1．口头展示：远距离输电的能量损失分析和减小能耗的方法2．板书展示：提纲中例2、例3的分析方法3．学生在学习过程中生成的其他问题【合作探究·拓展知识】如图10－1－13所示，矩形裸导线框长边的长度为2L ，短边的长度为L ，在两个短边上均接有电阻R ，其余部分电阻不计，导线框一长边与x 轴重合，左边的坐标x ＝0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系B ＝B 0sin(πx 2L )．一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R ，开始时导体棒处于x ＝0处，从t ＝0时刻起，导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动．求：(1)导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的过程中力F 随时间t 变化的规律．(2)导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的过程中回路产生的热量．高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

第五节电能的输送【学习目标】1．掌握远距离输电的原理，能熟练计算电压损失和功率损失2．会分析计算输电过程的电压损失和功率损失3．能理解远距离输电原理图，并能叙述远距离输电的过程【新知预习】1．输送电能的基本要求(1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障。

(2)保质：保证电能的质量——和稳定。

(3)经济：输电线路建造和运行的费用低，电能少。

2．降低输电损耗的两个途径(1)要减少输电线路上的电压损失，由公式U损＝IR线知，必须减小电阻或减小电流。

①要减小电阻，从R＝ρl/s看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的，这与节约相悖，当然也给铺设线路带来困难；还可以选用较小的导体。

②从公式P＝IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高。

(2)减少输电导线上的功率损耗，由P损＝I2R线可知，具体的方法有：①减小输电导线的，如果采用电阻率相同的材料，可加大导线的。

②提高，减小。

前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。

【导析探究】导析一：.功率损失和电压损失情景：如图，输送10KW的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω。

问题1：输电导线中的电流？输电线中损失的电压是多少？用户得到的电压是多少？输电线损失的功率是多少？用户得到的功率是多少？问题2：在输送电流一定的情况下，输电线的总电阻变为原来的一半，损失的电压和功率分别是原来的几分之几？问题3：在输电线的总电阻一定的情况下，输电线的电流变为原来的一半，损失的电压和功率分别是原来的几分之几？例1.远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则正确的是（）A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电流变为原来的1/nC．输电线上的电压损失变为原来的1/n D．输电线上的电功率损失变为原来的1/n2例2.下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（）A．因为热功率P=U2/R，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。