2019-2020学年沪教版物理选修3-2新素养同步（课件+精练）第3章　电能的输送与变压器 (共13份打包)

3．1　高压输电原理 　1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程．　2．知道降低输电损耗的两个途径．(重点＋难点) 3．了解电网供电的优点和意义． 一、远距离输电为什么要用高电压 1．案例探索：如何降低输电损耗？ (1)理论分析：设输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失ΔP＝I2r．根据此式，要减少ΔP，一是减小输电线的电阻；另一个途径是减小输电导线中的电流． (2)措施分析： ①要减小输电线的电阻，根据电阻定律R＝ρ可知，就要增大导线横截面积S和用电阻率ρ较小的材料． ②要减小输电线中的电流，在输送的总功率一定时，由P＝I·U可知，必须提高电压才能减小I． 2．高压输电：远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，就要减小输电电流，同时又保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压． 高压输电时，电压越高越好吗？ 提示：不是．电压越高，对输电线路及其设备的绝缘性能要求也越高． 二、交流输配电网 建造电能输配电网是为了确保电能的输送经济、可靠，发电机发出的交变电流先送到升压变电站，将电压升高到220 kV以上，进行高压送电；在用电区，先由第一级变电站将电压降到110 kV，再送到第二级变电站，将电压降到10 kV送到用电区．对普通生活用电，则要用降压变压器进一步降到 220V，如图所示． 　远距离输电电功率损失分析 1．原因：输电导线有电阻，电流通过导线时要发热，输电过程中有一部分电能转化成内能而损失掉． 2．损失电功率的大小：损失的电功率P损＝I2R，I为输电线上流过的电流，R为输电线的电阻． 3．减少电功率损失的方法：据P损＝I2R可知，减少输电线路上电功率损失的方法主要有两种： (1)减小输电线的电阻R．根据R＝ρ知： ①减小输电线长度L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小L来减小R． ②减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作为输电导线材料． ③增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大困难． (2)减小输电电流I．根据I＝知： ①减小输送电功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少电功率损失的目的． ②提高输电电压U：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P损＝．R知，输电线上的电功率损失将降为原来的 　(多选)用变压器进行远距离输电，输送的电功率为P，输送电压为U，输电导线的电阻率为ρ，导线横截面积为S，导线总长为L，输电导线损耗的电功率为P1，用户得到的电功率为P2，则(　　) A．P1＝　　　　　　　 B．P1＝ C．P2＝P－ D．P2＝P－ [思路点拨] 解此题的关键有两点： (1)输电线电阻的计算R＝ρ； (2)区分三种功率． [解析]　输电线电阻R＝ρ， 输电电流I＝，故输电线上损失的电功率为 P1＝I2R＝．＝ρ 用户得到的电功率为P2＝P－P1＝P－． [答案]　BD eq \a\vs4\al() 远距离输电时，涉及到三个功率：输送功率P；损耗功率P1；用户功率P2，它们的关系：P＝P1＋P2，要求用户得到的功率P2，关键是确定损耗功率P1与输送功率P的关系：P1＝I2R＝R． 　远距离输电时，在输送电功率不变的前提条件下(　　) A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率 B．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率 C．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗 D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流 解析：选B．在输出功率一定时，由P＝UI可知，当U增大时，I减小，输电线的损耗功率P损＝I2R将减小，从而提高输电效率，减少输电线上的损耗． 　输电线上电压损失分析 1．交流输配电网模型示意图 2．电压损失 (1)电压损失ΔU：输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在导线上产生电势降落，致使输电线路末端的电压U′比起始端电压U低，差值ΔU＝U－U′称为输电线路上的电压损失． (2)造成电压损失的因素 ①输电线有电阻造成电压损失． ②输电线的感抗和容抗造成电压损失． (3)减少输电线路上电压损失的方法 ①减小输电线路电阻：用增大输电导线横截面积来减小电阻，对低压照明电路有效，在高压线路中，因容抗和感抗造成的电压损失比电阻造成的还要大，故这种方法对高压输电效果不佳． ②减小输电电流I：因为I＝，在输送电功率P一定的前提下，提高输电电压U是有效措施． 高压输电既能减小功率损失，也能减小电压损失，但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不同的情况，选择合适的输电电压． 　在远距离输电时，如果升压变压器输出电压是2 000 V，输出功率是10 kW，输电线电阻是20 Ω，求： (1)输电线上损失的功率和损失的电压； (2)用户能得到的功率和电压． [思路点拨] 先利用P＝UI求出输送电流，