3.4电能的传输 课件-2024-2025学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

复习：理想变压器中电压、电流、功率间的关系： 1、电压： 2、电流： 3、功率： n1 n2 p1 p2 U2 U1 I1 I2 §4 电能的传输 秦山核电站 为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源丰富的地方. 达板城风力发电站 为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源丰富的地方. 用电的地方却很多,例如: 有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题．即: 电能的输送 西电东送 1．电能输送的优点： 2．输送电能的基本要求： 可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。 “方便和节约” 保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。 经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。 可靠、保质、经济． 一、电能的输送 思考：电能在传输过程中需要考虑哪些问题？ 7 思考：电站是如何向远处输电的？ 电能输送中的有电压损失和功率损失 用户 发电站 输电导线 输电导线上的功率损耗 P损 = I2r 问：怎样才能减少功率损耗? 法一: 减小电阻 , r =ρl/S 电厂与用户确定后，传输距离不可更改. 减小电阻率ρ ρ铁＝1.0×10－7（Ω·m） ρ铝＝2.9×10－8（Ω·m） ρ铜＝1.7×10－8（Ω·m） ρ银＝1.6×10－8（Ω·m） 银和铜的电阻率较小，但造价昂贵。 增大横截面积S 估算输电线的横截面积应多大？导线半径约为多少？ 要求：输电线上损失的电能不超出输送电能的10％ 输送的电功率为：P=10000kW 输送距离为：L=10km 输电线的材料为铝，其电阻率为：ρ铝=2.9×10－8(Ω·m) 输电电压为：U=220（V） 增大横截面积S，架线困难，增加成本。 法二: 在保证输出功率不变的情况下，减小电流I I = P/U 提高输送电压U ，即高压输电。 输电导线上的功率损耗 P损= I2r 问：怎样才能减少功率损耗? 1．如何获得高压来输电呢？ 2．输送到用户处时，如何使用电器正常工作呢？ 3．请设计远距离输电的整体流程图？ 交流高压输电 用升压变压器 = = n1 n2 p1 p2 U2 U1 用降压变压器 = = 用户 n3 n4 p3 p4 输电过程示意图 电能输送流程图 r线 ~ U2 U1 U3 用户 负载 U4 I1 I线 升压变压器 n2 n1 降压变压器 n4 n3 I4 P2 P3 P1 P4 I2 I3 P损 U损 请分析： （1）功率之间的关系 （2）电压之间的关系 （3）电流之间的关系 电能输送模型 U1/ U2 = n1 / n2 P1 = P2 I1 /I2 = n2 / n1 U3/ U4 = n3 / n4 P3 = P4 I3 /I4= n4 / n3 P2 = P3 + P损 P损 = I2 r线 U损 = I r线 U2= U3+U损 r线 ~ U2 U1 U3 用户 负载 U4 I1 I线 升压变压器 n2 n1 降压变压器 n4 n3 I4 P2 P3 解远距离输电问题的基本方法: 中间突破, 两头发展 . P1 P4 I2 I3 I2=I线=I3 功率关系： 电压关系： 电流关系： P损 U损 1 4 2 3 U U U U R F 用 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 I2 升压变压器 降压变压器 输电导线上： ①损耗的电压：U损== ②损耗的功率：P损= .r ∆P ∆U = (.r = (.r = 例1．一小型发电站通过理想变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率是500kW,输出电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V。求： (1)画出输电线路的示意图(标明各部分的符号) (2)升压变压器的副线圈两端电压； (3)输电导线上的功率损失； (4)降压变压器原、副线圈的匝数比； (5)用户得到的功率 例1．一小型发电站通过理想变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率是500kW,输出电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V。求： (1)画出输电线路的示意图(标明各部分的符号) R F 用户 线 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 升压变压器 降压变压器 I2 U1 U2 U3 U4 例2． (2)升压变压器的副线圈两端电压； R F 用户 线 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 升压变压器 降压变压器 I2 U1 U2 U3 U4 2500V 例2． (3)输电导线上的功率损失； R F 用户 线 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 升压变压器 降压变压器 I2 U1 U2 U3 U4 60kW 例2． (4)降压变压器原、副线圈的匝数比； R F 用户 线 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 升压变压器 降压变压器 I2 U1 U2 U3 U4 10：1 例2． (5)用户得到的功率 R F 用户 线 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 升压变压器 降压变压器 I2 U1 U2 U3 U4 440kW 处理远距离输电的方法 (1)画好一幅图——远距离输电示意图。 (2)抓住两端点——发电站和用户。 (3)分析一条线——输电线。 (4)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压。 (5)区分三个量——输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)。　　　　 电网供电 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绝缘要求越高，建设和维护成本费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。 直流输电 交流输电的局限性： 当交流输电功率很大时，电抗造成的电压及电能损失常会比电阻造成的电压损失还要大。 阅读教材：P77—78，梳理直流输电流程。 例2、我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是（　　） A．送电端先升压再整流 B．用户端先降压再变交流 C．1100kV是指交流电的最大值 D．输电功率由送电端电压决定 A 28 1某小型发电站的发电机输出交变电压为500V，输出功率为50kW，如果用电阻为3Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？ 若要求输电线上损失的电功率是输电电功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？ 随堂检测 电能输送中减小功率损失和电压损失： ①减小输电线电阻r线 ②减小输电线电流I 电能的输送 高压输电：无论是从减小电压损失还是从减小功率损耗来讲，都要求高压送电。 课堂小结： P损 = I2r U损 = I r线 ①损耗的电压：∆U== ②损耗的功率：∆P= .r = (.r = (.r = 1、将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率，采用特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。设某电厂经升压后输电电压为U，输电电流为I，输电线的电阻为r，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　） A．输电线上损失的电压为 B．输电线上损失的电压为 C．输电线上损耗的功率为 D．输电线上损耗的功率为 A 31 2．某小型水电站的电能输送示意图，输电线总电阻为r，升压变压器、降压变压器均为理想变压器。假设发电机的输出电压不变。则(　　) A．若使用的电灯减少，则发电机的输出功率不变 B．若使用的电灯减少，则发电机的输出功率将减小 C．若使用的电灯增多，则降压变压器的输出电压不变 D．若使用的电灯增多，则降压变压器的输出电压将减小 √ √ Lavf58.20.100 $$