5.5 电能的输送(人教高中选修3-2)
文档属性
| 名称 | 5.5 电能的输送(人教高中选修3-2) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 726.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-10-25 16:48:48 | ||
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文档简介
课件41张PPT。1．知道输电线路上电压与功率损失的影响因
素及解决办法。
2．结合变压器的有关知识解决远距离输电问
题。1．输送电能的基本要求
(1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障。
(2)保质：保证电能的质量—— 和 稳定。
(3)经济：输电线路建造和运行的费用低，电能 少。［读教材·填要点］电压频率损耗横截面积电阻率输电电压 (2)减少输电导线上的功率损耗，由P损＝I2R线可知，具体的方法有：
①减小输电导线的 ，如果采用电阻率相同的材料，可加大导线的 (由R＝ρ )。
②提高 ，减小 。
前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。横截面积电阻输电电压输电电流 3．电网供电
(1)远距离输电过程：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，调济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。［试身手·夯基础］1．下列关于电能输送的说法正确的是 ( )
A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压
输电
C．减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电
线的横截面积
D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率
大小、距离远近、技术和经济条件等解析：输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减少输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。实际输电时，应综合考虑各种因素。
答案： AD2．远距离输送交流电都采用高压输电，我国西北电网正在
建设750 kV输电线路，采用高压输电的优点是 ( )
A．可节省输电线的材料
B．可根据需要调节交流电的频率
C．可减少输电线上的能量损失
D．可加快输电的速度答案：AC3．远距离输送一定功率的交变电流时，若将输送电压提高
到原来的n倍，则输送电流将为原来的________，输电线上损失的电压为原来电压损失的________，输电线上损失的功率为原来功率损失的________。4．用电压U和KU分别输送相同电功率，且在输电线上损失
的功率相同， 导线长度和材料也相同，此两种情况下导线横截面积之比为________。答案：K2∶1 1．某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电。已知输电线
的电阻率为 ρ＝2.4×10－8 Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失。 [思路点拨] 输电电流是关联量。由ΔP＝I2R与已知量ΔP(4%P)相关联，由P＝UI与要求量输出电压相关联，由ΔU＝IR与要求量损失电压相关联。[答案] (1)80 kV (2)3.2 kV 解决输电过程中的几个功率问题时，关键是注意对“输送”、“损失”的理解，注意公式中各物理量的“同体性”“同时性”特点，如ΔP与I、ΔU、R对应；P与I、U对应。 2．分析思路和分析方法
(1)电路被划分为几个独立的回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律和串、并联电路规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。
①第一个回路：P1＝U1I1②第二个回路：
a．电流关系：I2＝I线＝I3
b．电压关系：U2＝ΔU＋U3
c．功率关系：P2＝ΔP＋P3
P3＝U3I3
P2＝U2I2
③第三个回路：P4＝U4I4 [名师点睛]
(1)发电站的输送功率取决于用户和线路消耗的总功率，不是由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率。
(2)计算变压器的匝数比，可利用变压比计算，也可利用电流比计算，采用哪种方法，应通过分析已知条件确定。 2．某校备用交流发电机的内阻为r＝1 Ω，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＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V 40 W”的灯12盏。要求在应急情况下，每个教室只开6盏灯，各灯都正常发光，则：
(1)发电机的输出功率多大？
(2)发电机的电动势多大？
(3)输电线上损耗的电功率多大？ [思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面：
(1)升压变压器的输出电压与降压变压器的输入电压的关系。
(2)发电机的输出功率与用户得到的功率的关系。所以发电机输出功率为
P出＝U1I1＝226×24 W＝5 424 W。
(2)由闭合电路欧姆定律，发电机的电动势
E＝U1＋I1r＝(226＋24×1) V＝250 V。
? (3)输电线上损耗的电功率
PR＝IR＝62×4 W＝144 W。
[答案] (1)5 424 W (2)250 V (3)144 W 处理远距离高压输电问题时，首先要根据具体问题正确画出输电线路示意图，解题时要抓住发电机和用电器的连接线路，研究两只变压器的两次电压变换、电流变换，再根据电压、电流及理想变压器输入、输出功率关系和能量守恒定律依次求解。点击此图片进入“随堂检测 归纳小结” 1．减小远距离输电过程中的电压损失和功率损失，可采取的方法有：(1)减小输电线的电阻，(2)增大输电电压。
2．远距离输电线路中，升压变压器的输入电压为发电机的输出电压，降压变压器的输出电压为用户得到的电压，降压变压器的输入电压为升压变压器的输出电压与损失电压之差。点击此图片进入“课下作业 综合提升”
素及解决办法。
2．结合变压器的有关知识解决远距离输电问
题。1．输送电能的基本要求
(1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障。
(2)保质：保证电能的质量—— 和 稳定。
(3)经济：输电线路建造和运行的费用低，电能 少。［读教材·填要点］电压频率损耗横截面积电阻率输电电压 (2)减少输电导线上的功率损耗，由P损＝I2R线可知，具体的方法有：
①减小输电导线的 ，如果采用电阻率相同的材料，可加大导线的 (由R＝ρ )。
②提高 ，减小 。
前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。横截面积电阻输电电压输电电流 3．电网供电
(1)远距离输电过程：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，调济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。［试身手·夯基础］1．下列关于电能输送的说法正确的是 ( )
A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压
输电
C．减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电
线的横截面积
D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率
大小、距离远近、技术和经济条件等解析：输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减少输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。实际输电时，应综合考虑各种因素。
答案： AD2．远距离输送交流电都采用高压输电，我国西北电网正在
建设750 kV输电线路，采用高压输电的优点是 ( )
A．可节省输电线的材料
B．可根据需要调节交流电的频率
C．可减少输电线上的能量损失
D．可加快输电的速度答案：AC3．远距离输送一定功率的交变电流时，若将输送电压提高
到原来的n倍，则输送电流将为原来的________，输电线上损失的电压为原来电压损失的________，输电线上损失的功率为原来功率损失的________。4．用电压U和KU分别输送相同电功率，且在输电线上损失
的功率相同， 导线长度和材料也相同，此两种情况下导线横截面积之比为________。答案：K2∶1 1．某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电。已知输电线
的电阻率为 ρ＝2.4×10－8 Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失。 [思路点拨] 输电电流是关联量。由ΔP＝I2R与已知量ΔP(4%P)相关联，由P＝UI与要求量输出电压相关联，由ΔU＝IR与要求量损失电压相关联。[答案] (1)80 kV (2)3.2 kV 解决输电过程中的几个功率问题时，关键是注意对“输送”、“损失”的理解，注意公式中各物理量的“同体性”“同时性”特点，如ΔP与I、ΔU、R对应；P与I、U对应。 2．分析思路和分析方法
(1)电路被划分为几个独立的回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律和串、并联电路规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。
①第一个回路：P1＝U1I1②第二个回路：
a．电流关系：I2＝I线＝I3
b．电压关系：U2＝ΔU＋U3
c．功率关系：P2＝ΔP＋P3
P3＝U3I3
P2＝U2I2
③第三个回路：P4＝U4I4 [名师点睛]
(1)发电站的输送功率取决于用户和线路消耗的总功率，不是由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率。
(2)计算变压器的匝数比，可利用变压比计算，也可利用电流比计算，采用哪种方法，应通过分析已知条件确定。 2．某校备用交流发电机的内阻为r＝1 Ω，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＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V 40 W”的灯12盏。要求在应急情况下，每个教室只开6盏灯，各灯都正常发光，则：
(1)发电机的输出功率多大？
(2)发电机的电动势多大？
(3)输电线上损耗的电功率多大？ [思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面：
(1)升压变压器的输出电压与降压变压器的输入电压的关系。
(2)发电机的输出功率与用户得到的功率的关系。所以发电机输出功率为
P出＝U1I1＝226×24 W＝5 424 W。
(2)由闭合电路欧姆定律，发电机的电动势
E＝U1＋I1r＝(226＋24×1) V＝250 V。
? (3)输电线上损耗的电功率
PR＝IR＝62×4 W＝144 W。
[答案] (1)5 424 W (2)250 V (3)144 W 处理远距离高压输电问题时，首先要根据具体问题正确画出输电线路示意图，解题时要抓住发电机和用电器的连接线路，研究两只变压器的两次电压变换、电流变换，再根据电压、电流及理想变压器输入、输出功率关系和能量守恒定律依次求解。点击此图片进入“随堂检测 归纳小结” 1．减小远距离输电过程中的电压损失和功率损失，可采取的方法有：(1)减小输电线的电阻，(2)增大输电电压。
2．远距离输电线路中，升压变压器的输入电压为发电机的输出电压，降压变压器的输出电压为用户得到的电压，降压变压器的输入电压为升压变压器的输出电压与损失电压之差。点击此图片进入“课下作业 综合提升”