3.4 远距离输电 课件 -2026-2027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，核心知识点包括功率损耗分析、高压输电原理及直流输电技术。课堂导入从发电站与用电位置差异切入，通过“为什么输送电能”引导思考，结合输电要求（可靠、保质、经济），经讨论与交流引出ΔP=I²r，构建“发电站-升压变压器-高压输电-降压变压器-用户”模型，形成知识支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过典例分析（如小型发电站输电效率计算）和实际工程案例（白鹤滩水电站、±1100kV特高压工程），落实物理观念中的能量损耗分析，培养模型建构与科学推理能力。课堂小结系统梳理降低损耗途径与直流输电发展，助力学生深化理解，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第三章 交变电流 粤教版 选择性必修二 第四节 远距离输电 1 新课导入 为什么要输送电能？ 为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源的地方. 阳江核电站 三峡水电站 清远发电站 而用电的地方有的离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题 可靠、保质、经济 远距离输电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：就是保证电能的质量，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。 讨论与交流 思考1：怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢？ r 输电线 输电线 发电厂 用 户 U送 通过输电线，形成电路回路，将电能输送到用户。 思考2：在输电过程中，发电厂发出的电能是否能全输送给用户？ 输电线电阻造成功率损失 降低输电损耗 由ΔP =I 2 r 可知： （减少功率损失） (1)减小输电线的电阻 (2)减小输电线的电流 一、远距离输电中的电功率和电压损耗 多耗费金属材料，使输电线过重 目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料 无法减小两地距离 若发电厂输送的总功率为P，输电电压为U，则输电电流 提高输电电压是降低电能损耗的有效途径 电厂的输出功率是22kW,用总电阻为2Ω的导线给远方的用户输电， 若输电电压是220V，导线损失的功率为多少？ 若输电电压改为22kV，导线损失的功率又为多少？ 22kV输电 220V输电 高压输电损失的功率更小 讨论与交流 输电电压越高越好？ r 输电线 输电线 发电厂 用 户 U送 6 【典例1】在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损耗． 有一个小型发电站，输送的电功率P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW.h．求： (1)输电效率η和输电线的总电阻r； (2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？ r 输电线 输电线 发电厂 用 户 U送 [答案]　(1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV [解析]　(1)输送功率P＝500 kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12 000 kW·h 输电线上损失的电能ΔE＝4 800 kW·h 终点得到的电能E′＝E－ΔE＝7 200 kW·h 所以输电效率η＝×100%＝60% 输电线上的电流I＝＝100 A 输电线上损耗的功率Pr＝＝200 kW 输电线的电阻r＝＝20 Ω． (2)设发电站使用U′的电压向外输电，输电线的损失功率Pr′＝r 又因为要求输电线上损耗的功率Pr′＝2%P＝10 kW 两式联立可得U′＝P≈22.4 kV． 注意：输电电压也不是越高越好！ 电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高，线路修建费用就会增多。 输电电压越高，变压器上的电压也越高，对变压器的要求也相应提高。 实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，依照不同情况选择适合的输电电压。 目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。 发电站 升压变压器 高压输电 降压变压器 用户 为了减少功率损失和电压损失，需要采用高压输电。 实际上电厂供给的电能要经过多次转换才能到达用户。 1、远距离输电过程示意图 二、远距离输电 10kV 几百kV 100kV 10kV 220V/380V 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 2、远距离输电的模型 发电厂 用户 r n1 n2 n4 升压变压器 降压变压器 对高压输电(输送回路)中几个电压的理解 (1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。 (2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。 (3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值(ΔU＝U2－U3＝I2r) 形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，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。 U2 U3 U4 ΔU U1 n3 思考：在远距离输电中，各部分的功率、电压和电流关系如何？(大本P70) 功率关系： 电压关系： 电流关系： P损=P1-P4 P1为输送的功率，P4为用户得到的功率 P损=R线 I线为输电线路上的电流，R线为输电线路总电阻 P损= ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混 P损=ΔU·I线 【典例2】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，为了减少电能损耗，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、副线圈匝数比； (2)输电线路导线电阻R； (3)降压变压器的原、副线圈匝数比． [答案]　(1)　(2)20 Ω　(3) 规律方法　远距离输电问题的分析方法 (1)正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量． (2)抓住变压器变压前后各量间的关系，求出输电线上的电流． (3)计算电路功率问题时常用关系式：P损＝，注意输电线上的功率损耗和电压损耗． (4)电网送电遵循“用多少给多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定． 练习1：如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V．已知输电线上损失的功率P线＝5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是(　　) A．发电机输出的电流I1＝40 A B．输电线上的电流I线＝625 A C．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11 D．用户得到的电流I4＝455 A C 练习2：学校有一台应急备用发电机, 内阻为r =1Ω, 升压变压器匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1, 输电线的总电阻为R=4Ω, 全校22个教室, 每个教室有“220V 40W”的灯6盏并联,要求所有灯都正常发光,则： （1）输电线上损耗的电功率多大？ （2）发电机的电动势多大？ （3）发电机的输出功率多大？ 学以致用 为什么在用电高峰时段，家里的电灯会比较暗？ 用电高峰期用电器增多，并联电阻增加，用户总电阻减小， 根据欧姆定律降压变压器的输出电流I4 增大， 由变压器原、副线圈电流关系可知输电线上的电流I3 增大, 输电线路上损失的功率P损＝I32r，r为输电线路电阻， 故高压输电线路的功率损失变大。 在日常生活中，在傍晚和凌晨，哪个时间段家里的电灯会比较亮？ 练习1：白鹤滩水电站，其发电量仅次于三峡水电站，远距离输电电路示意图如图所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线电阻，则当用户功率增大时(　　) A．A1示数减小，A2示数增大 B．V1、V2示数都减小 C．输电线上的功率损失增大 D．V1、A1示数的乘积等于V2、A2示数的乘积 C 练习2：如图为远距离输电的示意图，T1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，T2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线的等效电阻为R。若发电机的输出电压不变，则下列叙述正确的是（　　） A．只增大T1的原线圈匝数n1，则R消耗的功率增大 B．若 ，则电压表V1和V2的示数相等 C．当用户总电阻减小时，R消耗的功率减小 D．当用户总电阻减小时，电压表V1和V2的示数都变小 A AC 随着电力工业的不断发展，高压交流输电出现了一定的局限性． 输电导线中的交变电流会因电磁感应产生自感，同时与附近的导线产生互感，在输送大功率的电能时，这些电感导致的电能损耗会超过导线电阻造成的损耗． 此外，要使输电线路正常工作，为同一电网供电的所有发电机都必须同步运行，这在技术层次上是很难实现的 高压输电 三、直流输电 发电厂 交流变直流 直流变交流 用户 新疆昌吉至安徽古泉段 ±1 100 kV特高压直流输电工程 这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。 三、直流输电 课堂小结 远距离输电 降低输电损耗两个途径 减小输电线的电阻 减小输电导线中的电流：提高输电电压（有效途径） 电能输送的基本模型 直流输电 输电技术的发展：直流高压输电 $