第3章 第4节 电能的传输（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第4节　电能的传输 核心 素养 导学 物理观念 (1)了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径。 (2)知道电网供电是远距离输电的重要发展。 科学思维 (1)会用相关知识解释实际的输电问题。 (2)经历建立远距离输电模型的过程。 科学态度与责任 理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素，体会建立模型的思维方法。 一、电能输送中的电压损失和电能损耗 1．电压损失：U损＝___。 2．功率损耗：P损＝____。 3．减小电压损失和电能损耗的途径 (2)由公式P＝IU可知，在保证输送功率一定的情况下，减小电流I可以通过提高___________来实现。 [微点拨]　前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。 Ir I2r 横截面积 电阻率 输电电压U 二、远距离输电系统　直流输电 1．远距离输电基本原理 在发电站内用_____变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过______变压器降到所需的电压。 2．交流输电的局限性 (1)当交流输电功率很大时，电感、电容引起的电压及电能损失很大。 (2)同一电网供电的发电机同步运行，技术上存在困难。 升压 降压 3．直流输电过程 发电机发出的交流电，通过变压器升高电压，然后使 用整流设备使它成为直流电，用输电线把高压直流电输送 出去，到了用电地点附近，再使用逆变器把直流电变回到 交流电，并通过变压器降压后供用户使用。,1.为了检验输送电压高低对电能输送的影响，采用实验比较法，在低压交流电源上并联两个回路。一个回路只含电阻、灯泡和电流表，电阻模拟远距离输电线路上导线的电阻，灯泡模拟用户使用的效果；另一个回路先通过一个升压变压器提高电压，再通过一个降压变压器降低电压，其余线路与第一个回路相同。实验电路如图所示。 进行实验，并观察实验现象，可以得到什么结论？ 2．如图是远距离输电示意图，判断下列说法正误。 (1)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。 ( ) (2)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。 ( ) (3)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。 ( ) × √ × 新知学习(一)|输电线电压损失和功率损失 [任务驱动] 如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)。那么： (1)用户两端的电压是多大？ (2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？ (3)输电线上功率损失的原因是什么？ [典例体验] [典例]　(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV 的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则 (　 ) [针对训练] 1．远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设750 kV线路。采用高压输电的优点是 (　 ) A．可节省输电线的金属材料 B．可根据需要调节交流电的频率 C．可减少输电线上的能量损耗 D．可加快输电的速度 [重点释解] 1．输电过程示意图  2．高压输电过程的几个电压的区别 (1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。 (2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。 (3)损失电压： ①表示形式：输电线始端电压与末端电压的差值，即ΔU＝U2－U3＝I2R。 ②形成原因：输电线上的电压损失原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压低。 新知学习(二)|远距离输电问题 [典例体验] [典例]　有一台内阻为1 Ω的发电机，为一个学校提供照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω。全校共22个班，每班有“220 V　40 W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则： (1)发电机的输出功率为多大？ (2)发电机的电动势为多大？ (3)输电线损耗的电功率为多大？ (4)输电效率是多少？ [拓展]　对应[典例]的情境，若使电灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？ /方法技巧/ 远距离输电问题分析要点 1．分析远距离输电的思路 对远距离输电问题应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或从用电器到发电机一步一步地进行分析。 2．远距离输电问题的四个关键 (1)画出一个模型——远距离输电模