3.4 电能的输送（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

第三章　交变电流 3．4　电能的输送 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 目录 contents Part 01 课前预习 梳理教材 课堂探究 核心突破 Part 02 课堂达标 素养提升 Part 03 课时作业（十五） Part 04 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 课前预习 梳理教材 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 供电线路 频率 低 少 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 电阻 电流 横截面积 电阻率 输电电压 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 升压 降压 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 课堂探究 核心突破 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 课堂达标 素养提升 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 课时作业（十五） 点击进入word 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 谢谢观看 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 学习目标 1.了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，会用相关知识解释实际的输电问题。 2．经历建立远距离输电模型的过程，体会建立理想模型的思维方法。 3．理解工程技术兼顾科学、技术、经济等多种因素，知道电网供电是远距离输电的重要发展。 一、降低输电损耗的两个途径 1．输送电能的基本要求 (1)可靠：指保证________可靠地工作，故障少。 (2)保质：保证电能的质量——电压和____稳定。 (3)经济：指输电线路建造和运行的费用__，电能损耗__。 2．降低输电损耗的两个途径 要减少输电线路上的功率损失，由公式P损＝I2R线知，必须减小输电线____或减小输电____。 (1)要减小电阻，从R＝ρeq \f(l,S)看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的________，但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用______较小的导体。 (2)从公式P＝IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高________。 二、电网供电 1．远距离输电基本原理 在发电站内用____变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过____变压器降到所需的电压。 2．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，形成全国性或地区性的输电网络。 3．电网输电的优点 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。 (2)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。 (3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 [自我诊断] 1．判断下列说法的正误。 (1)输电线上的电压损失可用ΔU＝Ir计算，r为输电线的电阻。(　　) (2)输电电压越高越好。(　　) (3)根据P＝eq \f(U2,R)可知，要减小损耗功率，输电电压越低越好。(　　) (4)为减小远距离输电的损失可增大输电电流。(　　) (5)在远距离输电线上的功率损失与输电线上电压损失的平方成正比。(　　) (6)采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益。(　　) 【答案】　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√ 2．输电线的总电阻为R，输送电功率为P。现用电压U来输电，输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________。如果用2U电压来输电，则输电线上的电流为______，输电线上损失的功率为________。两次损失的功率之比为________。 【答案】　eq \f(P,U)　eq \f(P2R,U2)　eq \f(P,2U)　eq \f(P2R,4U2)　4∶1 一、降低输电损耗的两个途径 假定输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r，在图中导线电阻集中画为r，输送功率为P。发电厂输出的电压为U1，则输电线上损失的电压为Ir；用户得到的电压为U1－Ir。 (1)怎样才能减小导线上损失的电压呢？ (2)为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？ 【答案】　(1)减小导线电阻和电流。 (2)用电高峰期间，导线上的电流大，导线两端的电压大用户家中的电压变小，所以白炽灯变暗。 1．输电线上的电压损失 (1)电压损失：输电导线有电阻，电流通过输电导线时，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。 (2)减少电压损失的两种方法： ①减小输电线路电阻：由R＝ρeq \f(L,S)可知，距离一定时，使用电阻率小的材料、增大导线横截面积可减小电阻。 ②减小输电电流：由I＝eq \f(P,U)可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流。 2．输电线上的功率损失 (1)电功率损失 ①原因：任何输电导线都有电阻，因此当电流通过输电导线向远方输送时，输电线因有电阻而发热。 ②功率损失的计算：ΔP＝I2R，I为输电线路上的电流，R为线路电阻。 (2)减少功率损失的两种方法 ①减小输电线的电阻R：根据R＝ρeq \f(L,S)，减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；增大导线的横截面积S，这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。 ②减小输电电流I：根据I＝eq \f(P,U)，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，根据P损＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R知，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2)。 　西双版纳州水资源丰富，利用水力发电的电力除了供应本地使用以外，还源源不断地输送至邻近东盟国家。总装机容量175万千瓦的景洪电站建成之后，采用110千伏高压将11万千瓦的电力对泰国供电，如果从景洪到泰国的输电电线总电阻是5 Ω。求： (1)输电线上损耗的功率。 (2)输电线上损失的电压。 (3)为了进一步节约能源，请你为输电环节提出改进措施。 【解析】　(1)由P＝UI可得：电流I＝eq \f(P,U)＝eq \f(1.1×108,110×103) A＝1 000 A； 则损失的功率P损＝I2r＝(1 000 A)2×5 Ω＝5×106 W。 (2)输电线上的电压为U损＝Ir＝1 000 A×5 Ω＝5×103 V。 (3)为了减少输电线上的功率损耗，可以通过提高输电电压或减小输电线电阻来减小输电线上功率的损耗。 【答案】　(1)5×106 W　(2)5×103 V (3)见解析 核心素养·思维升华 输电线上电压和功率损失的计算方法 (1)U损＝IR线＝eq \f(P,U)R线＝U－U用户。 (2)P损＝I2R线＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R线＝P－P用户。 ◆针对训练1　夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电。若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是(　　) A．若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍 B．若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍 C．若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电时的4倍 D．若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍 【解析】　高压输电时P＝UI，I是输送电路上的电流。用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确；输电线上损失的功率ΔP＝I2R线，则损失功率变为正常时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误；由ΔP＝I2R线知，损失的功率不变，D错误。 【答案】　A 二、远距离输电问题的分析与计算 　高压输电可以减少输电线上的电压和能量损失。 (1)如何完成高压输电和低压用电？ (2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？ 【答案】　(1)利用升压变压器提高电压进行远距离输电，到达用户利用降压变压器提供低压用电。 (2)对于升压变压器：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，P1＝P2. 对于降压变压器：eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝＝eq \f(n4,n3)，P3＝P4. 解决远距离高压输电问题的基本方法 1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。 2．理清三个回路： 回路1：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝Ieq \o\al(2,2)R线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4。 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4。 (2)电压关系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，U2＝ΔU＋U3，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)。 (3)电流关系：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n1,n2)，I2＝I线＝I3eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)。 (4)输电电流：I线＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P3,U3)＝eq \f(ΔU,R线)。 (5)输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝Ieq \o\al( 2,线)R线＝eq \f(ΔU2,R线)＝ΔU·I线。 (6)输电线上的电压损失： ΔU＝I线R线＝U2－U3。 　如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电。为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电力，求： (1)水电站升压变压器的原、副线圈匝数之比eq \f(n1,n2)； (2)输电线路导线电阻R； (3)降压变压器的原、副线圈匝数之比eq \f(n3,n4)。 【解析】　(1)升压变压器的原、副线圈匝数之比 eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(400 V,2 000 V)＝eq \f(1,5)。 (2)升压变压器原线圈中电流I1＝eq \f(P,U)＝eq \f(10 000,400) A＝25 A 由eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)得副线圈中电流I2＝eq \f(n1,n2)I1＝eq \f(1,5)×25 A＝5 A 输电线上损失的电功率P损＝(10 000－9 500) W＝500 W，故输电线路导线电阻R＝eq \f(P损,I\o\al(2,2))＝eq \f(500,25) Ω＝20 Ω。 (3)降压变压器原线圈上的电压 U3＝U2－I2R＝U2－eq \f(P,U2)R ＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2 000－\f(10 000,2 000)×20 ))V＝1 900 V 所以降压变压器的原、副线圈匝数之比 eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(1 900 V,220 V)＝eq \f(95,11)。 【答案】　(1)eq \f(1,5)　(2)20 Ω　(3)eq \f(95,11) 核心素养·思维升华 处理远距离输电的方法技巧 (1)画好一张图——远距离输电示意图。 (2)抓住电两端——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)。 ◆针对训练2　(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电，输电线路总电阻R线＝1 kΩ，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(规格为“220 V　60 W”)。若在输电线路上损耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则(　　) A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 A B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 V C．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1 D．有6×104盏灯泡(220 V　60 W)正常发光 【解析】　根据题意画出输电线路示意图如图所示。 对升压变压器有P1＝U1I1，可知I1＝103 A，由输电线上损耗的功率P损＝Ieq \o\al( 2,2)R线＝400 kW可知，输电线上电流为I2＝20 A，A项正确；T1的变压比为n1∶n2＝I2∶I1＝1∶50，根据n1∶n2＝U1∶U2，得U2＝2×105 V，输电线上损失电压U线＝I2R线＝2×104 V，则变压器T2的输入电压为U3＝U2－U线＝1.8×105 V，又灯泡正常发光，可知T2的输出电压U4为220 V，B项正确；T2的变压比为n3∶n4＝U3∶U4＝1.8×105∶220，C项错误；降压变压器的输入功率等于输出功率U3I3＝60 W·n，解得，n＝6×104，D项正确。 【答案】　ABD 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P＝eq \f(U2,R)，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 【解析】　输电导线上的热损耗若用P＝eq \f(U2,R)或P＝IU公式，则U必须为输电线上等效电阻两端的电压，并不是输电电压，A、B错误；输电导线上的热损耗若用P＝I2R，I为输电电流、R为输电线电阻，所以减小输电线电阻或减小输送电流的方法可以减小输电导线上的热损耗，C正确，D错误。 【答案】　C 2．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′和P用的关系式正确的是(　　) A．P′＝eq \f(U2S,ρL)　　 　　 B．P′＝eq \f(P2ρL,U2S) C．P用＝P－eq \f(U2S,ρL) D．P用＝Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(PρL,U2S))) 【解析】　输电线电阻R＝ρeq \f(L,S) 输电电流I＝eq \f(P,U) 故输电线上损失的电功率为 P′＝I2R＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2ρeq \f(L,S)＝eq \f(P2ρL,U2S) 用户得到的功率为 P用＝P－P′＝Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(PρL,U2S))) 【答案】　BD 3．如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1、输电线的电阻及理想变压器的匝数均不变，当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是(　　) A．升压变压器副线圈电压U2降低 B．降压变压器原线圈电压U3升高 C．输电线消耗的功率增大 D．发电机的输出功率不变 【解析】　发电机的输出电压U1不变，升压变压器匝数比不变，则副线圈电压U2不变，A错误；当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器原线圈电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大、输电线上的电压损失增大，进一步导致降压变压器的输入电压U3减小，B错误，C正确；用户开启的用电器增多，消耗的功率增大，发电机输出功率随之增大，D错误。 【答案】　C 4．如图所示为某学校一套校内备用供电系统，由一台内阻为1 Ω的发电机向全校22个教室(每个教室有“220 V　60 W”的白炽灯6盏)供电。如果输电线的总电阻R是4 Ω，升压变压器和降压变压器(都认为是理想变压器)的匝数比分别是1∶4和4∶1，那么： (1)发电机的输出功率应是多大？ (2)求升压变压器中原线圈的电压U1和电流I1? (3)输电效率是多少？ 【解析】　(1)全校教室白炽灯消耗的功率 P用＝22×60×6 W＝7 920 W 设输电线路电流为I线，输电电压为U2，降压变压器原线圈电压为U2′，eq \f(U2′,U3)＝eq \f(4,1) 而U3＝220 V 则U2′＝4×220 V＝880 V； I线＝eq \f(P用,U2′)＝eq \f(7 920,880) A＝9 A 线路损失功率P损＝Ieq \o\al(2,线)R线＝92×4 W＝324 W 所以P出＝P用＋P损＝8 244 W。 (2)输电线损失电压U损＝I线R线＝9×4 V＝36 V U2＝U损＋U2′＝916 V 由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) 得U1＝eq \f(U2n1,n2)＝916 ×eq \f(1,4) V＝229 V 升压变压器原线圈电流I1＝eq \f(P,U1)＝ eq \f(8 244,229) A＝36 A。 (3)输电效率η＝eq \f(P用,P出)×100%＝eq \f(7 920,8 244)×100%＝96.1%。 【答案】　(1)8 244 W　(2)229 V　36 A　(3)96.1% $$