第3章 第4节 远距离输电（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（粤教版2019）

第四节　远距离输电 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。 U送·I I2r Ir 电阻 横截面积 电阻率 电流 输电电压 [微点拨]　前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。 2．远距离输电的基本过程示意图 三、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和互感损耗电能；为同一电网供电的所有发电机都必须同步运行。 2．直流输电示意图 说明：现代的直流输电，只有输电环节使用高压直流，发电、用电、升压、降压仍然使用交变电流。 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．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？ [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．(2021年8省联考·江苏卷)小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等。两次实验中 (　 ) A．都接直流电源 B．A两端的电压相等 C．A损耗的功率相等 D．图1中A的电流较大 答案：D　 新知学习(二)|远距离输电问题 [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。 [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？ [答案]　(1)5 424 W　(2)250 V　(3)144 W (4)97.3% [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——远距离输电模型。 (2)抓住输电的两端——发电机和用电器。 (3)分析一条线——输电线。 (4)研究两次电压变换——升压和降压。 3．注意各物理量的对应，防止张冠李戴而出错。 [针对训练] 1．(多选)快速铁路的电力机车供电系统如图所示，发电厂利用升压变压器将低压交流电的电压升至110 kV，牵引变电所利用降压变压器将电力系统输送来的高压交流电降至27.5 kV，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，