第三章 第四节 远距离输电-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习课件PPT（粤教版）

导巧球 第四节 远距离输电 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道远距离输电时通常采用高压输电的原因 理解远距离输电时决定电能损耗的因素，理解高压输电 科学思维 的原理.通过对降低输电损耗的分析，体会科学思维在 建构物理模型中的重要作用 科学探究 探讨远距离输电中导致电能损耗的因素 科学态度与责任 通过对简单的远距离输电线路的分析与计算，体会科技 对社会发展的推动作用 基础探究 形成概念，掌握新知 情境化导学 一、远距离输电中的电功率和电压损耗及高压交流输电 )问题情境 从发电厂发出的电能一般都要经过远距离输送，才能供几百千米甚至几千千米之外的用 户使用，这种情况下，输电线上的电阻就不能忽略不计.如图所示是一个用输电线直接将 发电厂发出的电能输送给用户的示意图，设此时发电厂的发电机的输出功率为，发电机 两端电压为U,输电线总电阻为r,请思考并回答下列问题： 发电 用 (1)通过输电线的电流、输电线两端的电压、输电线上的发热功率各是多少？ 输电电路图 答案：(1)由PUI得I一，输电线和发电机是串联关系，故通过输电线的电流I=一；输电线两 端的电压U=Ir=一r;输电线上的发热功率P制=Ir=2r. 82 (2)用户两端的电压以及用户消耗的总功率是多少？ 答案：(2)用户和输电线是串联关系，故U用U-U报=U一r:用户消耗的总功率P用=P-P獭P2工. (3)在输送功率一定时，输电电压U越小，输电线上损耗的电压和输电线上的发熟 功率如何变化？ 答案：(3)在输送功率一定时，输电电压U越小，输电线上损耗的电压和输电线上 的发热功率越大 1.降低远距离输电中电能损耗的两种方法 由导线的发热功率计算公式P=I2r，可知输电过程中，减少电能损耗的方法有两种： (1)减小输电线的电阻。 由电阻定律r=ρ-，可知在输电导线长度1一定的情况下，为了减小电阻，应当选用 电阻率_小、s_横截面积_大的导线。 (2)减小输电导线中的电流。 第二种方法是减小输电导线中的电流。在输电导线电阻不变的条件下，输电电流 如果减小到原来的百分之一，根据公式P=I2r，输电的功率损耗将减小到原来的 一_。由公式P=UI，可知在保证输送功率不变的前提下，可通过提 谕电电压 __________以减小输电电流。 2.高压输电 (1)现代发电站的大型发电机输出的电压一般在10kV左右，不符合远距离输电 的要求.因此，要在发电站区域内用升压变压器将电压升高到几百千伏再进 行远距离输电. (2)目前我国远距离输电常采用的电压有110kV、220kV、330kV等，输电于 线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV. (3)实际上，输电电压也不能无限制提高，因为输电电压过高会增加绝缘难 度，提高架线费用，还容易引起输电线路向大气放电，增加能量损耗. 3.电能输送配电网 (1)电网输电的基本过程. 远距离输电线路 发电站 一次高压变电站 升压变压器 二次高压变电站 用户 低压变电站 当电能从发电站升压经过远距离输送到用电区域后，先在“一次高压变电站” 通过降压变压器，电压降到100kV左右，再输送到“二次电压变电站”，电压降 到10kV左右.然后，一部分电能送往大量用电的工业用户；另一部分经过“降 压变电站”降到220V,用于一般用户的生活用电. (2)电网输电的优点 现代电网把许多发电站连成一体，根据火电、水电、核电、风电、光伏发电的 特点，调剂不同地区的电力供需，提高电力使用的经济效益 二、直流输电 1.高压交流输电的局限性 输电导线中的交变电流会因电磁感应产生自感，同时与附近的导线产生互感 在输送大功率的电能时，这些电感导致的电能损耗会超过导线电阻造成的损耗 此外，要使输电线路正常工作，为同一电网供电的所有发电机都必须同步运行， 这在技术层次上是很难实现的. 2.直流输电的优点及过程示意图 (1)直流输电的优点， 采用直流输电时，导线对于稳定的直流电流只有电阻作用而没有电感作用，并且 直流输电也不存在需要发电机同步运行的问题 (2)现代直流输电示意图. 高压直流输电 发电厂 交流变直流 直流变交流 用户