4. 电能的传输（教学课件）物理教科版选择性必修第二册

@HY 第四节 电能的传输 教科版（2019）高中物理选择性必修第二册 第三章 交流电 为了合理利用能源，各种发电厂要科学选址。 火力发电 水力发电 风力发电 光伏发电 新课引入 远距离输电 ，存在电热损失 为了安全保质，减少损耗 如何输电？ 新课引入 电能输送的基本要求： 安全可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。 保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。 经济：是指电能在输送中损耗小，输电线路建造和运行的费用低。 安全可靠、保质、经济． 新课引入 假定发电厂输送电压为U送，输送功率恒为P，两条导线的总电阻为r(在图中把导线电阻集中画为r)。求： (1)输送电流多大？ (2)输电线上损失的电压U损多大？ (3)输电线上损失的功率P损多大？ (2)输电线上损失的电压 (3)输电线上损失的功率 (1)输送电流 电能输送中的电压损失和电能损耗 方法一：减小输电线的电阻 缩短距离 不可行 选用电阻率小的材料作导线 一般用铝或铜 增大导线的横截面 存在浪费材料、架设困难等 【说明】输电线由多股绞线拧成的，中心是钢线，它的机械强度大，不易拉断；钢线周围是铝线，不仅导电性能好，而且密度小，使输电线不致太重。 钢线 铝线 降低输电损耗的两个途径 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1100 kV 的特高压。 方法二：减小输电线中的电流 降低输电损耗的两个途径 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。 【观察与思考】 【观察与思考】 【观察与思考】 降压 变压器 用户 交流高压输电的基本环节： 发电站 升压 变压器 高压输电 远距离输电系统 在远距离输电中，各部分的功率、电压和电流关系 功率关系： 电压关系： 电流关系： I2＝I3＝I线 升压变压器 降压变压器 2.优点： (1)交流输电造成电压损失的原因既有阻抗又有感抗和容抗，引起的电能损失很大； (2)直流输电系统在输电环节是直流，发电环节和用电环节是交流，引起的电能损失较小。 1.过程： 直流输电 例题1：水电站给远处山村送电的输出功率是100 kW，输电线的总电阻为10Ω。求： (1)用2kV电压输电，线路上损失的功率是多大？ (2)用20kV高压输电，线路上损失的功率是多大？ (1)用2kV电压输电，输电线中的电流 解： P U1 I1＝ 100kW 2kV ＝ ＝50A 线路上损失的功率 =2.5×104 W P损1＝I12R线 (2)用20kV电压输电，输电线中的电流 P U2 I2＝ 100kW 20kV ＝ ＝5A 线路上损失的功率 =250W P损2＝I22R线 例题2： 发电机的端电压为220V，输电功率为110kW，若要保证用户至少获得100kW电功率，则输电导线电阻不得大于多少Ω？若用一个升压变压器升压至5500V后进行输电，则输电导线电阻不得大于多少Ω？ 1．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（ ） A．因为热功率 ，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。 B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗。 C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。 D．以上说法均不正确。 C 课堂练习 2.发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损失的电压可表示为(　 ) A. U1　 B. U1－IR C. IR D. U2 3.发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过电线的电流为I, 学校输入电压为U2，下面计算输电线功率损失的式子中, 不正确的是( ) A． B． C．I2R D．I(U1-U2) U1 R 2 (U1-U2) R 2 C A 课堂练习 4.水电站向小山村输电，输送电功率为50kW ，若以1100V送电，则线路损失为10kW，若以3300V输电，则线路损失可降为( ) A. 3.3kW B. 1.1kW C. 30kW D. 11kW 5.如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想 变压器，流入用户端的电流是I2，则( 　) A.用户端的电压为 B.输电线上的电压降为U C.理想变压器的输入功率为 D.输电线路上损失的电功率为I1U B A U1I1 I2 2 I1 r 课堂练习 $$