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

该高中物理课件围绕电能输送展开，涵盖基本要求、输电损耗与高压输电原理、电网供电及远距离输电计算，通过课前填空和微判断衔接电路、变压器知识，搭建从理论到应用的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，以“微思考”（超导输电讨论）渗透科学态度，“情境体验”（电压与导线截面积关系）和典例剖析强化模型建构与科学推理，特别提醒总结“一图两端一线两次变三量”技巧，助力学生结构化认知，教师可借分层资源提升教学效率。

3.4 电能的输送 目 标 素 养 1.知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。 2.知道远距离输电时输电线的损失与哪些因素有关,理解高压输电的道理。 3.知道远距离输电线路的基本构成,会对简单的远距离输电线路进行定量计算。 知 识 概 览 课前·基础认知 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:指保证供电线路可靠地工作,故障少。 (2)保质:保证电能的质量——电压和频率稳定。 (3)经济:指输电线路建造和运行的费用低,电能损耗少。 2.降低输电损耗的两个途径。 (1)损耗原因:设输电电流为I,输电线的电阻为r,则输电线上的功率损失为P= I2r 。 (2)减少损耗的途径: ①减小输电线的电阻。 ②减小输电导线中的电流。 3.高压输电。 (1)采用高压输电的原因: 输电功率P=UI,在输送功率一定的情况下,提高输电电压,可减小输电电流,从而减少输电线上的功率损失。 (2)输电电压并不是越高越好。电压越高,对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高,线路修建费用会增多。 (3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济要求等,选择合适的电压。 微判断(1)仅仅从减少能量损失的角度看,输送功率一定的情况下,输电电压越高,损失的能量越少。(　　) (2)在输送功率和输电电压一定、使用同种材料的导线时,越粗的导线损失的电压越小。(　　) (3)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。 (　　) (4)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1∶n,降压变压器匝数比为n∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。(　　) √ √ × × 二、电网供电 1.远距离输电基本原理。 在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压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。 微思考 超导材料,是指在一定的低温条件下电阻等于零以及排斥磁力线的材料。现已发现有28种元素和几千种合金及化合物可以成为超导体。零电阻超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。利用超导线输电可以很大程度地减少输电损耗,从输送电能的要求分析,我国现在为什么不大规模使用超导线输电? 提示:利用超导线输电,材料比较贵重,不经济,技术要求也比较高,所以现在我国不能大规模使用。 课堂·重难突破 远距离输电 重难归纳 1.远距离输电的几个基本关系式。 用U1和U2两种电压通过相同长度和材料的导线输电,若输送的电功率相等,在输电导线上损失的电功率也相同,则在两种情况下输电导线截面积之比S1∶S2为多少? 典例剖析 【例题】某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向R0=11 Ω的纯电阻用电器供电。已知输电线的总电阻R=10 Ω,T2的原、副线圈匝数比为4∶1,用电器两端的电压为u=220 sin 100πt(V),将T1、T2均视为理想变压器。下列说法正确的是(　　) A.降压变压器的输入功率为4 400 W B.升压变压器中电流的频率为100 Hz C.输电线消耗的功率为500 W D.当用电器的电阻减小时,输电线消耗的功率减小 答案:A 特别提醒 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)。 学以致用 某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻为3 Ω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220 V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.输电线上损失的功率为300 W B.升压变压器的匝数比为1∶100 C.输电线上的电流为100 A D.降压变压器的输入电压为4 700 V 答案:A 随 堂 训 练 1.下图是远距离输电的示意图,下列说法正确的是(　　) A.a是升压变压器,b是降压变压器 B.a是降压变压器,b是升压变压器 C.a的输出电压等于b的输入电压 D.a的输出电压等于输电线上损失的电压 答案:A 解析:远距离输电先升压,后降压,选项A正确,B错误。由于输电线上有电压损失,故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损失的电压之和,选项C、D错误。 2. 某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电。若发电厂输出电压为 U1,输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P0,用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是(　　) A.输电线上损失的功率为 B.输电线上损失的功率为 C.若要减少输电线上损失的功率,可以采用更高的电压输电 D.采用更高的电压输电会降低输电的效率 答案:C 解析:设发电厂输出功率为P,则输电线上损失的功率ΔP=P-P0, ΔP=I2R= ,选项A、B错误。采用更高的电压输电,可以减小输电导线中的电流,故可以减少输电线上损失的功率,选项C正确。采用更高的电压输电,输电线上损失的功率减少,可提高输电的效率,选项D错误。 3.输电导线的电阻为R,输送电功率为P。现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为(　　) 答案:C 4.如图所示,某发电机的输出功率为5×104 W,输出电压为250 V,输电线总电阻R=60 Ω,理想升压变压器的匝数比n1∶n2= 1∶20,为使用户获得220 V电压。 (1)求输电线上损失功率的大小。 (2)求降压变压器的匝数比。 答案:(1)6×103 W　(2)20∶1 5.某交流发电机输出功率为5×105 W,输出电压为U=1.0×103 V,假如输电线的总电阻R=10 Ω,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%,用户使用电压U用户=380 V。 (1)画出输电线路的示意图(标明各部分的符号)。 (2)所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比分别是多少(使用的变压器是理想变压器)? 答案:(1)见解析图　(2)1∶10　25∶1 解析:(1)输电线路示意图如图所示。 $