3.4电能的输送-2022-2023学年高二物理讲练结合新课件（2019人教版选择性必修第二册

第三章 交变电流 3.4 电能的输送 选择性必修二 第三章 第四节 2019人教版高中物理 【课标要求】知道远距离输电时通常采用高压输电的原因【学习目标】 1.了解电能输送的基本要求，理解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径2.建立远距离输电模型，会对简单的远距离输电线路进行定量计算【学习重点】 高压输电的原理及各物理量的关系 【学习难点】 高压输电模型的建立及各物理量的关系 原副线圈功率关系： 原副线圈电压关系： 原副线圈电流关系： 理想变压器 原副线圈频率关系： f 1 = f 2 我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区 , 而用电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？ 可靠 指保证供电线路可靠地工作，故障少。 保质 保证电能的质量——电压和频率稳定。 经济 输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 一、电能的输送 输送电能的基本要求 假定输电线路中的电流是 I，用户端的电压是U， 两条导线的总电阻是 r。在图3.4-2中，导线的电 阻集中画为一个电阻 r 。 1. 怎样计算输电线路损失的功率？ 2. 在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？ 3. 通过第 2 步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更有效？ 4. 怎样计算用户消耗的功率 P ？ 5. 在用户的用电功率一定的前提下，怎样才能减小输电电流？ 二、降低输电损耗的两个途径 1、减小输电线电阻 r ρ↓ L↓ S↑ 铜、银电阻率小，但昂贵. 输电距离一定，不可变. 耗费材料，架设困难. 2、减小输电电流 I 输电功率P =UI 一定，减小输电电流，就得提高输电电压. 输电电压提高一倍，输电电流变为1/2，输电电线上损耗的功率变为1/4. 【例1】（指向目标1）（多选）某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV输电，输送的电功率都是P，若输电线路的电阻为R， 则下列说法中正确的是( ) A．据公式I＝P/U，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20 B．据公式I＝U/R，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C．据公式P＝I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400 D．据公式P＝U2/R，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍 解析 A、根据I=知输送功率不变，输送电压 变为原来的20倍，则输电电流降为原来的1/20,故A正确，B错误. C、根据 P损=I2R得，电流降为原来的1/20，则输电线上损耗的功率减为原来的1/400.故C正确，D错误.故选AC . AC 【变式1】（指向目标1）从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用1100 V和11 kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。 解析： 用1100 V输电，电流：I1==200A 则电压损失：ΔU1 =I1R=10V 用1100 V输电，电流：I2==20A 则电压损失：ΔU2 =I2R=1V 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；为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压。现代远距离输电的电压都很高。目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已经采用500 kV 和750 kV 的 超高压，西北电网甚至达到1100 kV 的特高压。 思考：如何将电压升高，给用户提供电能时把高压再降为220v呢？ 变压器 三、电能输送的模型 10kV 几百kV 100kV 10kV 220V/380V 电网供电 三、电能输送的模型 【例1】根据高压输电过程： 1.试画出从发电站到用户之间的输电示意图。2. 写出各电流的关系是什么？3. 写出各电压的关系是什么？4. 写出各功率的关系是什么？ 三、电能输送的模型 升压变压器 输电线 降压变压器 功率关系 电压关系 电流关系 【例2】（指向目标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