3.4 电能的输送 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第三章 交变电流 第4节 电能的输送 情境与思考 电能的产生与输送： 发电站 核能 水能 太阳能 风能 转化为 电能 再输送给 千家万户 思考：当电能在从发电站传输给用户的过程中我们要考虑什么问题？要注意什么？ 距离很远，能量损失问题 2 秦山核电站 三峡水电站 内蒙古光伏发电站 新疆风力发电站 1. 发电的地方： 2. 用电的地方： 大多在我国中西部。 用电量大的城市大多在东部。 情境与思考 北京 上海 青岛 杭州 电能输送基本要求： ①可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。 ②保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。 ③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 思考：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？ 情境与思考 降低输电损耗的两个途径 r 输电线 输电线 电 厂 用 户 U送 输送电压：电厂向外输电时，其两端的电压通常不变。 输送功率：电厂对外发出的功率，由用户用多少决定。 思考1：导致输电过程中电能损耗的原因是什么？ 若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为： 思考2：如何减少输电线上的功率损失？ 由ΔP = I2r可知： ①减小输电线的电阻 ②减小输电线的电流 ΔP = I2r 降低输电损耗的两个途径 1. 减少输电线的电阻： 理论上，若输电线长度一定的情况下，根据可采取的措施： ①减小材料的电阻率ρ： ②增大导线的横截面积S： 但在实际上建设时，过粗的导线会耗费太多的金属材料， 而且输电线太重，太粗也给铺设工作带来困难。 用于远距离输电的钢芯铝绞线 6 2. 减少输电线的电流： 降低输电损耗的两个途径 假定输电线电路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻为r。 （1）怎样计算输电线路损失的功率？ （2）在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率为原来的几分之一？ （3）通过（2）的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更有效？ （4）在用户的用电功率一定的前提下，怎样才能减小输电电流？ ΔP = I2r ； 电网供电 远距离输电过程示意图 U4 R用 I2 F r线 U1 U2 U3 I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 高压输电线上电流有直流有交流，直流一般一到两根电线，而交流需要三根电线，一般远距离大功率输电采用直流输送。 10 电网供电 U4 R用 I2 F r线 U1 U2 U3 I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 思考1：高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？ 功率关系： 电压关系： 电流关系： I2 = I3 U2 = ΔU + U3 P1 = P2 P2 = ΔP + P3 P3 = P4 电网供电 U4 R用 I2 F r线 U1 U2 U3 I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 思考2：在高压输电模型中，设发电机的输出功率为P1，输送电压为U1，输电线的电阻r线，升压变压器的原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈分别为n3、n4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的电压和功率分别是多少？ ①升压变压器端： ②输电线上: ③降压变压器端： U3 = U2 - ∆U ΔP = I22r线 ΔU = I2r线 P用 (P4) = P1 - ∆P 现在世界各国都不采用一个电厂与一批用户的“一对一” 的供电方式，而是通过网状的输电线、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，这就是电网。 优点： ①降低一次能源的运输成本。 ②可以调剂不同地区电力的供需平衡。 ③电力的供应更加可靠，质量更高。 13 例1. 如图所示，交流电源与理想升压变压器相连进行远距离输电，升压变压器与降压变压器间输电线路的总电阻为R。降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作。图中电表均为理想电表，电压表示数为U，电流表示数为I，下列说法一定正确的是( ) A．电动机内线圈的阻值为 B．电动机的输入功率为UI C．输电线路的损耗功率为I2R D．输电线路的总电阻 ①升压变压器端： ②输电线上: ③降压变压器端： U3 = U2 - ∆U ΔP = I22r线 ΔU = I2r线 P用 (P4) = P1 - ∆P C 例2. 如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用总电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程，下列说法正确的是( ) A．输电线上的损失功率为300W B．升压变压器的匝数比为1∶100 C．降压变压器的输入电压为4970V D．降压变压器的匝数比为100∶1 ①升压变压器端： ②输电线上: ③降压变压器端： U3 = U2 - ∆U ΔP = I22r线 ΔU = I2r线 P用 (P4) = P1 - ∆P AC 同学们，下课！ Lavf58.20.100 2023-06-29T21:21:44.7421932+08:00 Lavf58.30.100 $