3.4 电能的输送 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章　交变电流 4　电能的输送 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? 新课导入 一、输送电能 ①可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电 ②保质：保证电能的质量（电压和频率稳定） ③经济：输电线路建造和运行的成本低，电能损耗小 便于远距离输送 1.电能的优点： 2.输送电能的基本要求： 课堂探究 二、降低输电损耗的两个途径 U用 r U I 发电厂 ~ 用户 串联分压： 1.功率和电压损失 U损 U=U损+U用 U损=Ir 电压损失： P P损 P用 能量守恒：P=P损+P用 功率损失：P损=I2r 注意： 每根导线的电阻为r，则：U损=2Ir，P损=2I2r。 2.降低输电损耗的两个途径 P损＝I2r 途径一：减少输电线的电阻r U用 r U I 发电厂 ~ 用户 U损 P P损 P用 途径二：减少输电线的电流I ①减小材料的电阻率ρ： 用铜或铝 ②减小输电线的长度L： ③可适当增大导线横截面积S： 途径一：减少输电线的电阻r 不可行 有一定限度 途径二：减少输电线的电流I 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? 思考与讨论 P损=I2r 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? 电阻减半： 电流减半： 电阻减半： 电流减半： 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为有效? 减少电流对降低损耗更有效 4.怎样计算用户消耗的功率P? P=P损+P用 P用=P-P损 P用=UI-I2r 5.在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流? 要想在用户得到的功率不变的前提下降低电流I，那就要提高输送电压U。 3.高压输电 P用=UI-I2r P损=I2r P=UI ，P损变为1/n2 。 U 提高n倍 ，I 降低为1/n ，P不变 高压，可以击穿塑料 10千伏 几百千伏 100千伏左右 10千伏左右 220伏 三、电网供电 发电机和变压器∶ 决定电压 用户∶决定功率和电流 缺陷：产能浪费 1.一对一供电 优点：合理调度电力，减少断电风险 我国的电网：国家电网和南方电网。 2.电网供电 四、输电线路中的参量关系 1.电压关系 ①升压变压器： ②降压变压器： ③传输过程： ~ I1 I3 I4 I2 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 r R用 U损 P损 升压变压器 降压变压器 U2=U损+U3 U1 U2 U3 U4 2.电流关系 ③传输过程： ②降压变压器： ①升压变压器： I2=Ir=I3 3.功率关系： ①升压变压器： P1=P2 ②降压变压器：P3=P4 ③传输过程：P2=P损+P3 P损=2r=r 练习1： 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦. (1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？ 答案　2 500 A (2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？ 输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108 W (3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？某处与电站间每根输电线的电阻仍为10欧，输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？ 输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107 W 练习2（多选）风力发电将风的动能转化为电能.某风力发电机的输出功率为10 kW，输出电压为250 V，用户得到的电压是220 V，输电线的电阻为20 Ω，输电线路的示意图如图所示.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的5%，变压器均视为理想变压器，则下列说法正确的是 A.用户得到的功率为9.5 kW B.通过输电线的电流为4 A C.升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶8 D.降压变压器原、副线圈的匝数之比为100∶11 √ √ 用户得到的功率即降压变压器的输出功率P用＝P－P损＝P×(1－5%)＝9.5 kW，故A正确； 练习三(多选)如图所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，输电线总电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同且阻值不变.现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光.则下列说法正确的是 A.仅闭合开关S，灯L1会变亮 B.仅闭合开关S，r消耗的功率会变大 C.仅将滑片P下移，电流表的示数会变大 D.仅将滑片P下移，