第3章 第4节 电能的远距离输送（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（鲁科版2019）

第4节　电能的远距离输送 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)了解高压交流输电、高压直流输电的概念。 科学思维 (1)会用相关知识解释实际的输电问题。 (2)通过建立远距离输电模型的过程，体会建立模型的思维方法。 科学探究 利用模型解决远距离输电问题。 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，知道电网供电是远距离输电的重要发展。 I2R 输电线电阻 输电电流 横截面积 电阻率 输电电压 通交流、隔直流 通直流、阻交流 2．高压直流输电 (1)组成部分 高压直流输电系统主要由________、直流线路和逆变器三部分构成。实际上直流输电系统只在输电这个环节是_____，发电环节和用电环节仍是_____，输电过程中只用两根导线。 (2)节省材料，输电结构简单，占地面积小。 (3)不存在感抗和容抗引起的损耗。 (4)不需要考虑电网中的各发电机的同步运行问题。 整流器 直流 交流 3．电能的利用与社会发展 (1)电能的优点： 电能通过发电厂和电力网实现了集中生产，分散使用，便于______和分配。电动机灵活、_______、适应力强，更加广泛地应用于工农业生产领域。 (2)电能的来源及转化： 电能是二次能源，主要来自热能、水能、_______、风能等其他形式的能，这些能量转化为电能都离不开________。 (3)电能的社会价值与弊端： 电能的利用提高了劳动_______，解放了劳动者。但不可再生能源的过度开发和利用，又带来了水土流失、_________、生态失衡等严重后果。 传输 小巧 原子能 发电机 生产率 环境污染 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？ 提示：L1灯泡比L2灯泡亮，电流表A1的示数小于电流表A2的示数，这说明提高电压后，输电线上电流减小，电压损失、功率损失都减小。 2．高压输电线中为什么用钢芯铝绞线？ 提示：铝的密度较小，相等体积情况下，铝的质量比铁、铜小，导电性能比铁好。而交变电流在传输过程中有一种“趋肤效应”，电荷总是趋于导体的表面流动。用钢芯的原因是铝的强度不好，质软、容易断，用钢芯能增加导线的强度，又对导电性影响不大。 3．如图是远距离输电示意图，判断下列说法的正误。 (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？ [答案]　AD [针对训练] 1．远距离输送交变电流都采用高压输电。我国的交变电流高压输电技术处于世界领先地位。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 答案：C　 2．某总装机容量175万千瓦的电站建成之后，采用110千伏高压将11万千瓦的电力对某地供电，如果从电站到该地的输电电线总电阻是5 Ω。求： (1)输电线上损耗的功率。 (2)输电线上损失的电压。 (3)为了进一步节约能源，请你为输电环节提出改进措施。 (2)输电线上损失的电压为 U损＝Ir＝1 000 A×5 Ω＝5×103 V。 (3)为了减少输电线上的功率损耗，可以通过提高输电电压或减小输电线电阻来减小输电线上功率的损耗。 答案：(1)5×106 W　(2)5×103 V　(3)见解析 [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