3.4电能的输送 课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册(28张PPT)

(共28张PPT)
3.4 电能的输送
第三章 交变电流
新人教版 选择性必修二
思考：什么地方在生产电能呢？
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源的地方.
2、输送电能的基本要求是：
可靠、保质、经济
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
一、电能的输送
1、电能的优点：
便于远距离输送
怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢？
思考：
r
输电线
输电线
电 源
用 户
U送
电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压 。
输送电压：
电源对外发出的功率即输送功率。
输送功率：
二、降低输电损耗的两个途径
思考：为什么输电线上有电能损失
由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时输电线上有电压降，故又损失一部分电压.
二、降低输电损耗的两个途径
二、降低输电损耗的两个途径
远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应会引起功率损失．损失功率的三个计算式：
1、功率损失
(1)P损＝I2R线；
(2)P损＝IU损；
(3)
2.减小材料电阻率ρ（一般用铜或铝，ρ银最小，但昂贵）
3.增大导线的横截面面积S（太粗不可能）
a、减小输电线电阻
1.减小输电距离L（不可行）
二、降低输电损耗的两个途径
据 可知：
二、降低输电损耗的两个途径
b、减小输电电流I，根据P=UI知，
①减小输送功率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，所以不现实．
②提高输电电压U：在输送功率P和输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，根据 知，输电线上的电功率损耗将降为原来的 .
根据以上分析可知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施．
输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压U′比起始端电压U要低，这就是输电线路上的电压损失U损＝U－U′＝IR.
二、降低输电损耗的两个途径
2、电压损失
练习： 输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求
(1)输电线中的电流 输电线中损失的电压 用户得到的电压
(1)25A 250V 150V
(2)6250W 3750W
(2)输电线损失的功率 用户得到的功率
(3)如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率 用户得到的功率
提高输电电压, 是减少电能损失的最有效的办法
(3) 62.5W 9937.5W
1、中国已投产运行的1 000 kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影响．则(　　)
A．输电电流变为原来的2倍
B．输电线上降落的电压将变为原来的2倍
C．输电线上降落的电压将变为原来的
D．输电线上损耗的电功率将变为原来的
C
2、某变电站用220 V的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%.若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？
B
三、远距离高压输电
输电电路的构成：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器．
是不是输电电压越高越好
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。
我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网达到750kV。
思考
输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。
三、远距离高压输电
三、远距离高压输电
高压输电的几个基本关系
1、功率关系：
2、电压关系：
3、电流关系：
4、输电电流：
5、输电线上损耗的功率：
四、电网供电
采用电网供电的优点：
可以在能源产地使用大容量发电机组,降低一次能源的输送成本,获得最大的经济效益.同时,电网可以减少断电的风险,调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质量.
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.
输电过程示意图
四、电网供电
(1)画好一张图——远距离输电示意图.
(2)分析一条线——输电线，ΔP=I2R，ΔU=I2R往往是解题的切入点.
(3)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压.
(4)区分三个量——输送电压(或功率)、损失电压(或功率)、用户电压(或功率).
处理远距离输电的方法技巧
1、发电机的端电压为220 V，输出功率44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．
(1)画出全过程的线路示意图；
(2)求用户得到的电压和功率；
(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率．
解析：(1)示意图如图所示
(3)则输电电流I＝P/U1＝200 A.
输电线路上的电压损失 ΔU′＝I′R线＝40 V.
所以用户得到的电压 U′2＝U1－ΔU′＝180 V
用户得到的功率为 P＝U′2I＝3.6×104 W.
2、如图所示,发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器),若发电机的输出功率是100 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25.
(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流;
答案:(1)6 250 V　16 A
(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.
答案:(2)15.625 Ω　6 000 V