3.4电能的传输 课件-2023-2024学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

电能的传输 秦山核电站 三峡水电站 内蒙古光伏发电站 新疆风力发电站 发电的地方： 用电的地方： 大多在我国中西部 用电量大的城市大多在东部沿海 北京 上海 青岛 广州 思考与讨论： 由于发电厂与用户在距离上的遥远，因此当电能在从发电厂传输给用户的过程中我们要考虑什么问题？要注意什么？ 电能输送中的电压损失和电能损耗 PART 01 4 一、电能损失的原因 r 输电线 输电线 电 厂 用 户 U送 电厂向外输电时，其两端的电压即为输送电压。 输送电压： 电厂对外发出的功率即输送功率。 输送功率： 思考：导致输电过程中电能损耗的原因是什么？ r 输电线 输电线 电 厂 用 户 U送 问题探究1：输电线上损失的功率表达式是什么？ 若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r 问题探究2：如何减小输电线上的功率损失？ 由ΔP=I2r可知： （1）减少输电线的电阻 （2）减少输电线的电流 1、减小输电线的电阻 根据电阻定律，  ：选用电阻率小的金属材料，例如铜、铝 L：减小输电线的长度（不可行） S：适当增大导线的横截面积 二、降低输电损耗的两个途径 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。 7 思考与讨论：假定输电线路中的电流是 I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是 r。 发电厂 用户 I r U 输电电路图 ①怎样计算输电线路损失的功率？ 输电线路损失的功率P损=I2r。 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？ 由P损=I2r，可知，I一定时，r减为原来的一半， P损减为原来的二分之一； 当r一定时，I减为原来的一半，P损减为原来的四分之一。 ③通过第 2 步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更有效？ 减小电流对于降低输电线路的损耗更有效。 ④怎样计算用户消耗的功率 P ？ ⑤在用户的用电功率一定的前提下，怎样才能减小输电电流？ 用户消耗的功率 P =UI。 用户消耗的功率 P =UI，得I= 在用户的用电功率一定的前提下，升高电压，可减小输电电流。 2、减小导线中电流 由 P=IU 可知： 提高输电电压U送，便可减小输电电流I ，P损变为1/n2 。 U提高n倍 ，I降低为1/n ，p不变 依照不同情况（距离远近、输送功率大小等）选择合适的输电电压。 目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已经采用500 kV 和750 kV 的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV 的特高压。 远距离输电系统 PART 02 12 新课讲授 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 电能输送的基本模型 升压变压器 降压变压器 问题探究1：高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？ 1 4 2 2 3 U U U U R I F 用 线 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 功率关系： 电压关系： 电流关系： 一、输送过程基本关系式 问题探究:2：在高压输电模型中，设发电机的输出功率为P，输送电压为U1，输电线的电阻r，升压变压器的原副线圈匝数分别为n1，n2，降压变压器原副线圈分别为n3，n4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压分别是多少？ 1 4 2 2 3 U U U U R I F 用 线 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 (1)升压变压器端： (2)输电线上: (3)降压变压器端： (损失的电压) 1 4 2 2 3 U U U U R I F 用 线 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 (损失的功率) 二、电网供电 1、电网供电 2、优点：合理调度电力，减少 断电风险 3、我国的电网：国家电网和南方 电网。 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来 直流输电 PART 03 20 一、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。 直流输电示意图   二、直流输电的基本过程: 在发电站区域经变压器升压,由整流设备将交流电变成直流电,用高压直流电进行远距离传输,在用户区域由逆变器将直流电变为交流电,经变压器降压送给用户。 课堂练习 PART 04 23 解析:远距离