3.4 电能的传输 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

一度电可以用来做什么？今天小新带大家看一看一度电到底能干多少事。可以给你的手机充一百多次电，可以洗50公斤的衣服，可以让66瓦的冰箱工作15小时，可以将一盏灯点亮44小时，可以让电视播放10小时，可以让路由器工作十天，可以烧开16斤的水，可以生产2.75公斤大米，可以制造一百多个医用口罩，可以制作七杯奶茶，可以让电动汽车跑6公里。是不是觉得一度电能够干很多事情？那一度店最重要的是要干什么呢？是要节约，节约用电，人人有责。 你知道中国为什么从不停电吗？因为我们有国家电网这个神奇国家电网它为什么不叫中国电网呢？因为它还是葡萄牙、意大利、巴西、新加坡等11个国家的电网。国家电网包揽特高压领域所有的世界标准，让漂亮国专家都不得不学中文。世界电力系统的国际标准中国说了算。国家电网的营业额可以是连续九年世界第一，比后面几位加起来还要多，世界500强榜单排名第二，但这么多，我认为都还不是最厉害的地方。国家电网创造的三大奇迹，至今无人敢超，第一大奇迹，拥有中国最多的专利数。你以为华为的专利很多，对了吧，但国家电网有23308项专利，吊打华为格力程序，这可以起，世界范围上只有日本佳能和韩国的三星有资格和他掰掰手腕。国家电网非常注重科研，一直给顶尖的大学提供研究经费，专注做科技创新，世界上最牛逼的两种输电技术，特高压输电和柔性直流输电，国家电网是独步天下第二大奇迹，发电覆盖率全世界第一位，高达99.95%，你知道这个数字有多吓人吗？就是比如像新疆、西藏、甘肃这些海拔相对比较偏远的地方，尽管这些村庄的人口稀少，靠收电费一辈子也收不回来成本，但是2015年青海玉树最后的3.98万人口还是全覆盖，通电率稳定在99%，每年要求每家断电不能超过30秒，但电费十年如一日的不涨价，在全世界排名倒数第二。第三大奇迹中国光点亮全球，在巴西、菲律宾、澳大利亚等11个国家，电视电脑海外资产达到了4000亿美金，发行量全球第一，覆盖率全球第一，稳定性还是全球第。国家电网就是世界超级电网，中国一份光亮照亮了全世界的十分热。一句话总结，在国际竞争中，暴力永远不是武器，实力才是。中国实力会造出更多的古代变化。 §3.4 电能的传输 新课导入 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。 水电站 供人类使用 输电线 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？ 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 保质： 是指保证电能的质量,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 如何减少电 能的损耗？ 电能输送中的电压损失和电能损失 居民区 220V 发电厂 220V ？ 远距离输送 I r 发电站 r为输电线的等效总电阻 U Uˊ 用户 设输电电流为 I，输电线的电阻为 r，其示意图如下图： 电压损失： 电能损失： ΔP＝I2r 1、电能损失的原因：输电线上有电阻 ΔU＝I r 电能输送中的电压损失和电能损失 由ΔP =I 2r 可知： 减小输电线的电阻 减小输电线的电流 减小材料的电阻率 ρ 增加导线的横截面积 S 2、如何降低输电损耗 3、如何减小输电线的电阻 根据电阻定律， L：输电距离一定 （1）减小电阻率 ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。 （银的电阻率最小，但价格昂贵） 采用这两种方式有什么弊端？ （2）适当增大导线的横截面积S，但横截面积S太大要多耗费金属材料，增加成本，同时给架线带来很大困难。 电能输送中的电压损失和电能损失 由 P = IU 可知： 减小输出功率 P　　 提高输电电压 U 可减小输电电流 4、如何减小输电线的电流 采用这两种方式有什么弊端？ (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。 (1)减小输出功率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。 实例分析 把功率为 22 kW 的电能用总电阻为 2 Ω 的导线输送到远方的用户，用 220 V 的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用 22 kV 的电压输电，导线损失的功率又为多少？ 220 V 输电，损失的功率为 22 kV 输电，损失的功率为 解： 电能输送中的电压损失和电能损失 因此：输电电压并不是越高越好。 弊端：输电电压越高，线路及变压器等设备的绝缘要求就越高，维修和维护线路及变压器设备的费用就越高。 综上所述,输送功率P 一定时，由ΔP =I 2r 可知： 当I 一定，r 减为原来的一半，ΔP 减为原来的一半。 当r 一定，U提高一倍，由P = UI 可知： I 减半，ΔP 减为原来的四分之一。 采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施 如何升高电压，这样的电路要如何设计？ 变压器（复习） 一、变压器的构造 1．示意图 2．符号 二、变压器的工作原理： 1、互感现象： 变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化： 3、理想变压器： 三、理想变压器的变压、变流规律： 电能→磁场能→电能 巩固练习 1.(采用高压输电的原因)(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电。采用高压输电的优点是(　　) A.可节省输电线的材料 B.可根据需要调节交变电流的频率 C.可减小输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度 AC 巩固练习 2.(输电线上的电压损失和功率损失)(多选)为了消除高压输电线上的冰,假设利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,高压线上输电电压为U,电流为I,热消耗功率为P损;除冰时,输电线上的热功率需要变为9P损,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　) A.输电电流为3I B.输电电流为9I C.输电电压为3U D.输电电压为 AD 远距离输电系统 远距离输电示意图 远距离输电系统 1.理清三个回路 ΔP P1=U1 I1 P4=U4 I4 远距离输电系统 升压变压器 输送回路 降压变压器 功率关系 电压关系 电流关系 2.抓住两 个联系 3.掌握一 个守恒 ΔP 远距离输电系统 输送电路的计算步骤 (1)画出供电示意图。 (2)以变压器铁芯为界,分出各个回路（三个回路）,各回路可独立运用欧姆定律分析。 (3)各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系 (两个联系),以及功率的关系（一个守恒）建立方程。 例题示范 1.发电机的端电压为 220 V，输电功率为 110 kW，若要保证用户至少获得 100 kW 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至 5500 V 后进行输电，则输电导线电阻不得大于多少 Ω？ 220 V 输电： ​==500A,​=​=0.04Ω 导线电阻不得大于 0.04 Ω 导线电阻不得大于 25 Ω 远距离输电系统 10千伏 几百千伏 100千伏左右 10千伏左右 220伏 缺陷：产能浪费 一对一供电 远距离输电系统 优点： 合理调度电力， 减少断电风险 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 电网供电 巩固练习 2.(远距离输电分析)下图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。下列说法正确的是(　　) A 远距离输电系统 直流输电 通交流，隔直流 通高频，阻低频 通直流，阻交流 通低频，阻高频 远距离输电，线路上的电容、电感对交变电流的影响也不能忽略 为减少感抗、容抗，输电环节也可以采用直流 发电厂 整流 直流输电 升压变压器 用户 降压变压器 逆变 多级降压 换流 课堂小结 电能的输送 输送电能的基本要求 电网供电 降低电能损耗的两个途径 高压输电的原理 基本原理 分析方法 电路中的各种关系 我们的责任担当！ 下 课 Lavf61.7.100 vid:v0200fg10000cacqu33c77u4pugm3af0 Lavf61.7.100 $