3.4电能输送 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第4节 电能输送 第三章 人教版（2019）选择性必修二 CONTENTS 目录 输送电能的基本要求 01 降低输电损耗的两个途径 02 远距离输电的电路分析 03 电网供电 04 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。 沿海用电高峰 问题：你知道我们用的电能的主要来源吗？ 新课导入 知识讲解 课堂小结 随堂练习 布置作业 发电站 核能 水能 太阳能 风能 转化为 电能 再输送给 普通家庭用户 企事业用户 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 问题：从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，我们需要克服什么困难，如何克服？ 新课导入 知识讲解 课堂小结 随堂练习 布置作业 一、输送电能的基本要求 1.可靠 保证供电线路可靠地工作，故障少 2.保质 保证电能的质量——电压和频率稳定 各种用电设备都是按照一定的工作电压设计的，电压过低或过高，用电器都不能正常工作，甚至会造成损坏。使用交流的用电器还要求频率稳定 3.经济 输电线路建造和运行费用低，电能损耗少 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 问题2：远距离输电中，输电线的电阻能忽略吗？ 问题3：输电线上有能量损失吗？如何减少电能的损耗？ 问题1：上面两图有什么区别？两个相同的灯泡亮度是否相同？ ~ S ~ S 模拟远距离输电 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 设输电电流为 I，输电线的电阻为 r，其示意图如下图： I r 发电站 r为输电线的等效总电阻 U Uˊ 用户 P Pˊ 输电线上的功率损失为P＝I2r。 问题4：怎样计算输电线路损失的功率? 问题5：如何降低功率损失？有哪些途径？ 由公式可知主要通过改变输电线路中的电流和输电电线的电阻来降低功率损失，那具体方法该如何？ 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 1.减小输电线的电阻 根据电阻定律， 二、降低输电损耗的两个途径 ①减小材料的电阻率ρ（由表数据可知，银的电阻率最小，但价格昂贵，一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料） ②减小输电线的长度 L（考虑实际，不可行） ③增大横截面积 S （不可行，太粗不经济且架设困难） 材料 ρ / (Ω · m) 材料 ρ / (Ω · m) 银 1.6×10－8 铁 1.0×10－7 铜 1.7×10－8 锰钢合金* 4.4×10－7 铝 2.9×10－8 镍铜合金** 5.0×10－7 钨 5.3×10－8 镍铬合金*** 1.0×10－6 结论：减小材料的电阻率ρ可以减小输电线的电阻 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 2.减小输电导线中的电流 根据公式， ①减小输送功率P（在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。） ②提高输电电压U （由 可知在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的 倍。） I r 发电站 r为输电线的等效总电阻 U Uˊ 用户 问题：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? 结论：提高输电电压U可以减小输电导线中的电流 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 通过以上两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效? 因为：P损=I2r 电阻减半： 电流减半： 减少电流对降低损耗更有效 综上可知：采用提高电压方式而减少输电电流输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。 根据ΔU=IR，以上方法也可以同时减小输电线上的电压损失。 问题讨论：如何升高电压，这样的电路要如何设计？ 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 三、远距离输电的电路分析 电能输送的基本模型 1.电能输送的基本模型 升压变压器 降压变压器 低压输电 高压输电 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 2.输送过程示意图 3.对高压输电(输送回路)中几个电压的理解 (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：输电线始端电压与末端电压的差值(∆U＝U2－U3＝I2r=I3r=I线r)，形成的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要低，这就是输电线上的电压损失。 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 4.远距离输电过程基本关系式 功率关系： 电压关系： 电流关系： I2＝I3＝I线 升压变