《2019-2020學年高中物理 第五章 交變電流 5 電能的輸送課件 新人教版選修3-2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020學年高中物理 第五章 交變電流 5 電能的輸送課件 新人教版選修3-2.ppt（32頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

5電能的輸送 一 輸送電能的基本要求1 可靠 保證供電線路可靠地工作 少有故障 2 保質 保證電能的質量 電壓和頻率穩(wěn)定 3 經濟 輸電線路建造和運行的費用低 電能損耗少 二 降低輸電損耗的兩個途徑1 輸電線上的功率損失 P I2r I為輸電電流 r為輸電線的電阻 2 降低輸電損耗的兩個途徑 1 減小輸電線的電阻 在輸電距離一定的情況下 為了減小電阻 應當選用電阻率小的金屬材料 還要盡可能增加導線的橫截面積 2 減小輸電導線中的電流 為減小輸電電流 同時又要保證向用戶提供一定的電功率 就要提高輸電電壓 三 電網供電1 遠距離輸電基本原理 遠距離輸電的示意圖 如圖所示 在發(fā)電站內用升壓變壓器升壓到幾百千伏 然后進行遠距離輸電 到達幾百千米甚至幾千千米之外的用電區(qū)之后 先經 一次高壓變電站 二次變電站 降到10kV左右 再經低壓變電站的降壓變壓器降壓后供給用戶 2 將多個電廠發(fā)的電通過輸電線 電站連接起來 形成全國性或地區(qū)性輸電網絡 這就是電網 3 優(yōu)點 1 減少發(fā)電設施的重復建設 降低一次能源的運輸成本 2 可保證發(fā)電和供電的安全可靠 方便調整供需平衡 使電力供應更加可靠 質量更高 搜索 特高壓輸電 了解當今世界特高壓輸電的現狀及發(fā)展趨勢 自我檢測1 正誤判斷 1 增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失 解析 增加導線橫截面積 減小了導線的電阻 發(fā)熱功率減小 答案 2 高壓輸電是通過提高電壓 減小輸電電流來減少輸送電路的發(fā)熱損耗 解析 輸送功率一定的情況下 電壓越高 輸電電流越小 導線上發(fā)熱功率越小 答案 3 高壓輸電必須綜合考慮各種因素 不一定是電壓越高越好 解析 電壓越高 輸電電路和變壓器的要求就越高 技術難度增大 維護與建造成本增大 答案 4 從發(fā)電廠發(fā)出的電輸送到用戶均需要采用高壓輸電 解析 當發(fā)電廠與用戶距離較近時可不用高壓輸電 答案 5 使用升壓變壓器和降壓變壓器進行遠距離輸電時 用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機輸出的電壓 解析 用戶得到的電壓取決于降壓變壓器的變比 答案 6 遠距離輸電時 若升壓變壓器匝數比為1 n 降壓變壓器匝數比為n 1 則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等 解析 由于輸電導線有電阻 電路上電壓會有損耗 升壓變壓器輸入的電壓大于降壓變壓器輸出的電壓 答案 2 關于電能輸送的以下分析 正確的是 C 由公式P I2R知 輸電電流越大 輸電導線上功率損失越大D 由公式P IU知 輸電導線上的功率損失與輸電電壓成正比 的電壓 而不是輸電電壓 由公式P IU求出的P為輸送功率 不是損失功率 由此可知選項C正確 A B D錯誤 答案 C 3 如圖所示是遠距離輸電的示意圖 下列說法正確的是 A a是升壓變壓器 b是降壓變壓器B a是降壓變壓器 b是升壓變壓器C a的輸出電壓等于b的輸入電壓D a的輸出電壓等于輸電線上損耗的電壓解析 遠距離輸電先升壓 后降壓 選項A正確 選項B錯誤 由于輸電線上有電壓損耗 故a的輸出電壓等于b的輸入電壓與輸電線上損耗的電壓之和 選項C D錯誤 答案 A 探究一 探究二 遠距離輸電損耗的產生及減損方法問題探究中國的特高壓直流輸電技術世界領先 2018年10月16日 世界首個海拔4000米以上的高海拔特高壓直流試驗線段工程 中國電力科學研究院西藏高海拔特高壓直流試驗線段順利通過驗收 該試驗線段具備高海拔苛刻條件下 500千伏 800千伏 1100千伏 1300千伏直流及1000千伏交流特高壓工程試驗能力 當之無愧地成為了目前世界上海拔最高 電壓等級最高 功能最全的特高壓試驗基地 請思考下面的問題 如圖所示 輸送功率為P 發(fā)電廠輸出的電壓為U 兩條導線的總電阻是r 在圖中把導線電阻集中畫為r 請思考 探究一 探究二 1 輸電線中的電流為多少 在發(fā)電廠輸送功率一定時 輸電線中的電流與輸電線電阻及用電器電阻有關系嗎 2 輸電線上功率損失的表達式是什么 3 為什么遠距離輸電必須用高壓呢 要點提示 1 發(fā)電廠相當于一個電源 由P UI可知 輸電線中電流 3 因為發(fā)電廠的輸出功率P是一定的 由P UI得 要減小能量損耗 就要減小輸電電流I 必須提高輸出電壓U 探究一 探究二 知識歸納1 電壓損失輸電線始端電壓U與輸電線末端電壓U 的差值 U U U IR 2 功率損失 1 遠距離輸電時 輸電線有電阻 電流的熱效應引起功率損失 損失的電功率 P I2R 2 若輸電線上損失的電壓為 U 則功率損失還可以表示為 探究一 探究二 3 減小電壓 功率損失的方法 1 減小輸電線的電阻由R 可知 距離l一定時 使用電阻率小的材料 增大導體橫截面積可減小電阻 2 減小輸電電流I由P UI可知 當輸送功率一定時 升高電壓可以減小電流 探究一 探究二 典例剖析 例題1 多選 在遠距離輸電時 輸送的電功率為P 輸送電壓為U 所用導線的電阻率為 橫截面積為S 總長度為L 輸電線損失的電功率為P 用戶得到的電功率為P用 則下列關系式正確的是 答案 BD 探究一 探究二 輸送的功率 電壓 損失的功率 電壓 用戶得到的功率 電壓 分別對應于輸電過程的 始 中 末 只有理解好 輸送 損失 得到 的含義 才能避免張冠李戴 探究一 探究二 變式訓練1我國已投產運行的1000kV特高壓輸電 是目前世界上電壓最高的輸電工程 假設甲 乙兩地原來用500kV的超高壓輸電 在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下 現改用1000kV特高壓輸電 不考慮其他因素的影響 則 A 輸電電流變?yōu)樵瓉淼?倍B 輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼?倍 探究一 探究二 答案 C 探究一 探究二 遠距離輸電電路的分析與計算問題探究某發(fā)電站向遠處送電的示意圖如圖所示 其中各部分的物理量已在圖上標注 在這個電路中包括三個回路 發(fā)電機內阻 n1 n2 n3 n4線圈的電阻均忽略不計 請思考 1 用圖中的電壓和電流表示出四個功率和損耗功率 并寫出它們間的關系 2 每個變壓器中的電流 電壓 功率有什么關系 探究一 探究二 要點提示 1 P1 U1I1 P2 U2I2 P3 U3I3 P4 U4I4 P UI2 P1 P2 P3 P4 P P2 P3 探究一 探究二 知識歸納輸送過程如圖所示 可以劃分為三個回路 探究一 探究二 1 分析遠距離輸電線路的有效方法是理清三個回路 抓住兩個聯(lián)系 掌握一個定律 其關系如下表所示 探究一 探究二 1 注意區(qū)別 輸電電壓U與輸電線上降落的電壓 U 輸電功率P與輸電線上損失的功率 P 2 抓住不變量 輸送電功率不變 由P UI判斷出輸電電流I的變化 從而由 U IR P I2R判斷 U P的變化 探究一 探究二 典例剖析 例題2 如圖所示 發(fā)電站通過升壓變壓器 輸電導線和降壓變壓器把電能輸送到用戶 升壓變壓器和降壓變壓器都可視為理想變壓器 若發(fā)電機的輸出功率是100kW 輸出電壓是250V 升壓變壓器的原 副線圈的匝數比為1 25 1 求升壓變壓器的輸出電壓和輸電導線中的電流 2 若輸電導線中的電功率損失為輸入功率的4 求輸電導線的總電阻和降壓變壓器原線圈兩端的電壓 探究一 探究二 因為 U U2 U3 I2R線 所以U3 U2 I2R線 6000V 答案 1 6250V16A 2 15 625 6000V遠距離輸電問題的四個關鍵 1 畫出一個模型 遠距離輸電模型圖 2 抓住輸電的兩端 電源和用電器 3 分析兩條導線 輸電導線 4 研究兩次電壓變換 升壓和降壓 探究一 探究二 變式訓練2某交流發(fā)電機輸出功率為5 105W 輸出電壓為U 1 0 103V 假如輸電線的總電阻R 10 在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5 用戶使用電壓U用戶 380V 1 畫出輸電線路的示意圖 標明各部分的符號 2 所用升壓和降壓變壓器的原 副線圈的匝數比是多少 使用的變壓器是理想變壓器 解析 1 輸電線路示意圖如圖所示 探究一 探究二 答案 1 見解析圖 2 1 1025 1 1 2 3 1 多選 發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1 發(fā)電廠至學校的輸電線總電阻為R線 通過輸電線的電流為I 學校輸入電壓為U2 下列計算輸電線功率損耗的式子中 正確的是 其中U線 U1 U2 故B C D正確 答案 BCD 1 2 3 2 三峽電站某機組輸出的電功率為50萬千瓦 1 若輸出的電壓為20萬伏 則輸電線上的電流為多少 2 某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐 則輸電線上損失的功率為多少 它占輸出功率的幾分之幾 3 若將電壓升高至50萬伏 輸電線上的電流為多少 輸電線上損失的功率又為多少 它占輸出功率的幾分之幾 1 2 3 2 輸電線上損失的功率 P I2 2r 25002 2 10W 1 25 108W 1 2 3 3 某小型水力發(fā)電站的發(fā)電輸出功率為5 104W 發(fā)電機的輸出電壓為250V 輸電線總電阻R線 5 為了使輸電線上損失的功率為發(fā)電機輸出功率的4 必須采用遠距離高壓輸電的方法 在發(fā)電機處安裝升壓變壓器 而在用戶處安裝降壓變壓器 設用戶所需電壓為220V 不計變壓器的損失 求 1 輸電線上的電流 2 升 降壓變壓器原 副線圈的匝數比 3 可供多少盞 220V40W 的白熾燈正常工作 1 2 3