2.远距离高压输电中，P_损和U_损都能减少.

通过本节学习，主要学习以下问题：

1.远距离输电线路上，P_损=I²R=，其中(I=).

4.例题分析

某交流发电机输出功率为5×10.5 W，输出电压为U=1.0×10.3 V，假如输电线的总电阻R=10 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380 V.

(1)画出输电线路的示意图(下图).(标明各部分的符号)

(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？(使用的变压器是理想变压器)

解析：引导学生画出电路.

引导学生写出各部分关系式

U∶U₁=n₁∶n₂ I₂∶I₁=n₁∶n₂

U₂∶U_用=n₁′∶n₂′　　　　　　　　　 I₃∶I₂=n₁′∶n₂′

U₁=U_损+U₂

P=P_损+P_用户

P_损=I₂²·R

解：I₁==500 A

P_损=5%P=5%×5×10⁵ W=2.5×10⁴ W

P_损=I₂²R

I₂==50 A

I₃===

所以

3.几种输电模式

［师］常用的输电模式有几种？各是什么？

［生1］低压输电：输电功率为100 kW以下，距离为几百米以内，一般采用220 V的电压输电.

［生2］高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十千米到几百千米，一般采用35 kV或110 kV的电压输电.

［生3］超高压输电：输电功率为10万千瓦以上，距离为几百千米，必须采用220 kV或更高的电压输电.

［师］我国远距离输电采用的电压有哪几种？

［生］有110 kV、220 kV、330 kV、500 kV.

［师］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？

［生］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.

［师］用CAI课件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=I₂²R

用户得到的功率为P_用=P-ΔP.

电压损失为ΔU=I₂R，则U₃=U₂-ΔU.

2.输电线上的电压损失

［师］在直流输电时，输电线上电压损失的原因是什么？交流输电呢？

［生1］由于输电线有电阻，电流在输电线上有电压损失.

［生2］对交流输电线路来说，既有电阻造成的电压损失，也有感抗和容抗造成的电压损失.

［师］在不计感抗和容抗的条件下，电压损失的表达式是什么？

［生］电压损失ΔU=U-U′=IR_线

［师］如何减小电压损失，保证输电质量呢？

［生］根据电压损失的表达式ΔU=IR_线可知，要减少输电线上的电压损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻R_线；其二是减少输电电流.方法同减少功率损失.

［师］为了减少功率损失和电压损失，都需要采用高压输电，但并不是电压越高越好.因为电压越高，对输电线绝缘的要求就越高，这样不经济.实际输电时，要综合考虑各种因素.

1.输电线上的功率损失

［师］输送电能的基本要求是什么？

［生］输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济.可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电.保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定.经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小，电价低.

［师］远距离大功率输电面临的困难是什么？

［生］在输电线上有功率损失和电压损失.

［师］输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？如何减小输电线上的电压损失？

［生1］由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了.这是输电线上功率损失的主要原因.

［生2］设输电电流为I，输电线的电阻为R，则功率损失为ΔP=I²R.

［生3］根据功率损失的表达式ΔP=I²R可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流.

［师］如何减小输电线的电阻呢？

［生］根据电阻定律可知R_线=ρ，要减小输电线的电阻R_线，可采用下述方法：

①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.

②减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离.

③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.

［师］如何减小输电线中的电流呢？

［生］在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U，这就是采用高压输电的道理.

2.介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情.　

●教学重点

找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少P与U损失.　

●教学难点

理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU.　

●教学方法

自学讨论法.　

●教学用具

可拆变压器(2台)、长导线、学生电源、小灯泡、投影仪、CAI课件.　

●课时安排

1课时

●教学过程

1.培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度.