3.4 远距离输电 课件 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦远距离输电，涵盖基本环节、降低损耗途径及相关公式。通过复习理想变压器衔接前知，结合发电站实例与“西电东送”工程设问，构建学习支架，引导学生探究输电损耗问题。 特色在于融合物理观念与科学思维，通过建构“两变压器三回路”模型、推导P损=I²r等公式，结合模拟实验与输电示意图深化理解。联系国家工程培养社会责任，练习题与小结系统梳理知识，助力学生掌握，方便教师教学。

第三章第四节 远距离输电 预学-任务布置 一、复习理想变压器 1、原、副线圈两端电压与匝数的关系：____________ 2、原、副线圈电流与匝数的关系：________________ 3、原、副线圈功率的关系：______________________ 二、思考下列问题 问题1：发电站一般建在哪些地方？ 问题2：哪些地方最需要用电？ 问题3：如何输送电能？ 秦山核电站 内蒙古准格尔热电厂 三峡水电站 达板城风力发电站 一、情景1： 生活中的各种发电站 导学与互学-展示交流 西电东送三条线路 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。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？ 问题1：发电站一般建在哪些地方？ 问题2：哪些地方最需要用电？ 问题3：如何输送电能？ 学生电源 远距离输电 情景2 模拟实验1： 问题1：两个相同的小灯泡的亮度为什么不相同？ 问题2：远距离输电时，输电线上的电阻能忽略吗？ 问题3：输电线上有能量损失吗？ 情景3： 假定发电厂端电压为U，通过输电线电流为I，两条导线的总电阻是r。 问题1：怎样计算输电线路损失的功率？ 问题2：怎么减少输电线损失的功率？ r 输电线 输电线 发电厂 用 户 导线的电阻集中为一个电阻r 二、降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻 根据电阻定律： ①减小输电线长度L，由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小L来减小r； ②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； ③减小电阻率ρ ，目前一般用电阻率较小的铜或铝合金作导线材。 据黄院士介绍，超导输电是当今电力行业最具革命性的前沿技术之一，虽然名叫“高温超导”，实则在零下196摄氏度的液氮环境中，利用超导材料的超导特性，使电力传输介质接近于零电阻，电能传输损耗趋近于零，从而实现低电压等级的大容量输电。一条超导电缆的输送容量相当于四到六条相同电压等级传统电缆。 如何减少输电线的电流 情况1：把功率为200kw的电能输送到40km以外的地方，输电线上的总电阻为0.1欧，用200V的电压输电，输送电流是多少？损失的功率是多少？损失的功率占总功率的百分之几？ 情况2：把功率为200kw的电能输送到40km以外的地方，输电线上的总电阻为0.1欧，用2000V的电压输电，输送电流是多少？损失的功率是多少？损失的功率占总功率的百分之几？ 功率200kw一定 输送电压 U/V 输送电流I/A 损耗功率 P损/W P损/P送 提高输电电压能有效地降低输电线的损耗功率，提高输电效率。 二、降低输电损耗的两个途径 (2)减小输电线的电流 输电效率 远距离输电过程示意图 10KV 几百千伏 10千伏左右 100千伏左右 220伏或380伏 三.远距离输电 问题1：远距离输电有哪几个基本环节？ 远距离输电过程示意图 10KV 几百千伏 10千伏左右 100千伏左右 220伏或380伏 三.远距离输电 问题1：远距离输电有哪几个基本环节？ U1 U2 U3 U4 发电机 升压变压器 高压输电线路 降压变压器 用电器 两个变压器，三个回路 1、发电回路 2、高压送电回路 3、用户回路 （一）远距离输电基本环节示意图 模拟实验2：低压高压输电演示 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 升压变压器 降压变压器 1、升压变压器： （二）远距离输电线路中各参量的关系 问题3：在高压输电三个回路中，各部分的电压、功率和电流的关系是怎样的？ P1_____P2 = 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 升压变压器 降压变压器 2、输电回路 （二）远距离输电线路中各参量的关系 U2____U3 U2=________ U损=______=______ P2____P3 P2=________ P损=______=______ I2=_____ I3=______ > U损+U3 U2-U3 > P损+P3 P2-P3 输电回路 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 升压变压器 降压变压器 3、降压变压器： （二）远距离输电线路中各参量的关系 P3_____P4 = 练习题：一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输送给用户．已知发电机的输出功率是 500kW，端电压为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，不计变压器的损耗．求： (1)升压变压器的副线圈两端的电压； (2)输电导线上的功率损失； (3)降压变压器原、副线圈的匝数比； (4)用户得到的功率． 悟学-课堂小结 一、降低输电损耗的途径 （1）减小输电线电阻 （2）减小输电线电流 二、远距离输电模型 U2=U3+I2R线 Pi=U1I1 =P2=U2I2 P线=I22R线 U损=I2R线 P3=U3I3=P4=U4I4 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要求越高，建设费用越高。 我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网达到750kV。 思考 补充：由于高压线上的电压太高，可以击穿几厘米厚的塑料或橡胶，因此高压线都没有绝缘表皮，都是裸线。 悟学-课堂训练 练习1：某个小水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。要求在输电线上损失的功率控制在5 kW（即用户得到的功率为95 kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算： （1）降压变压器输出的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？ （2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？ （3）两个变压器的匝数比各应等于多少？ 悟学-课堂训练 练习2：有一条河流，河水流量为4 ，落差为5 m。现利用它来发电，水电站的总效率为50%，发电机的输出电压为350 V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为4 Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，用户所需要电压为220 V，认为所用的变压器都是理想变压器，求升压、降压变压器原、副线圈的匝数比， g取10 。 $