3.4 电能的输送 课件-2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

3.4 电能的输送 引入 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？ Teaching Analysis 教学分析 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 输送电能的基本要求： Teaching Analysis 教学分析 1、面临的问题：电流流过输电导线时，由于 电流的热效应，必然有一部分电能转化成热而 损失掉。 2、发热损失功率的计算：P损=I2r 3、减小输电线上电能损失的办法： 由热功率计算公式可看出 （1）减小输电线的电阻 （2）减小输送的电流 Teaching Analysis 教学分析 输电损耗的两种形式 1、电压损失 2、电功率损失 用电设备 U U损 ~ U用 P R P损 发电厂 输电电流 I=_______; 电压损失 U损=_______; 功率损失 P损=_______; 用户得到 P用=_______; 用户得到 U用=_______; Teaching Analysis 教学分析 输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？ 输电线有电阻 若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r 　　若输送的功率为P，输电电压为U，电线的总长度为L，横截面积为S，电阻率为 ，则功率损失可表示为： Teaching Analysis 教学分析 (1)减小导线电阻 如何减少功率损失? (2)减小输电线中的电流 根据以上公式可知减少功率损失两种方法： S L r r = U P I = Teaching Analysis 教学分析 减少输电线的电阻 选用电阻率小的金属作导线材料。 （一般用铝或铜） 增大导线的横截面 R=ρ L S 缩短距离 过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电线太重、太粗也给 铺设工程带来困难 Teaching Analysis 教学分析 若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施？ 减小输送功率P　　 由 P=IU 可知： 提高输电电压U 可减小输电电流。 由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失。 想一想： 能否通过减小输送功率来减小输电电流？ Teaching Analysis 教学分析 如何减小输电线路中的电流呢? 在输出功率一定的条件下 要想减小电流 必须要提高电压U 总结： 要减小电流必须要采用高压电。 Teaching Analysis 教学分析 交流高压输电的基本环节 发电站 升压变压器 高压输电线 降压变压器 用户 Teaching Analysis 教学分析 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 Teaching Analysis 教学分析 低压输电线路： 输电电压220V------输电功率100kW以下， 距离为几百米以内。 高压输电线路： 输电电压35kV或110kV------输电功率几千千瓦～几万千瓦，距离为几十千米到上百千米。 超高压输电线路： 输电电压220kV以上------输电功率10万kW以上， 距 离为几百千米以上。 实际采用几种输电方式 U1 U2 U3 U4 发电站 升压变压器 高压输电线路 降压变压器 用电单位 输电示意图 Teaching Analysis 教学分析 1.怎样计算输电线路损失的功率? 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? Teaching Analysis 教学分析 例题： 把功率为22KW的电能用总电阻为2Ω的导线输送到远方的用户，用220V的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用22KV的电压输电，导线损失的功率又为多少？ 22KV输电，损失的功率为 220V输电，损失的功率为 减小输送电流的方法可以通过提高输电电压来实现。 总结： Teaching Analysis 教学分析 是不是输电电压越高越好? 电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。还有对电线绝缘的要求就越高，不经济。 我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电