高中物理 人教版（2019）选择性必修 第二册 3.4 电能的输送（34张PPT）

(共34张PPT)
第三章 交变电流
3.4 电能的输送
目
录
CONTENTS
1 学习目标
2 新课导入
3 新课讲解
4 课堂小结
5 当堂小练
1.了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径.
2.会用相关知识解释实际的输电问题.
3.知道电网供电是远距离输电的重要发展.
学习目标
我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区 , 而用电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？
新课导入
一、电能的输送
1、电能的突出优点
便利性：便于远距离输送
2、输送电能的基本要求
可靠：保证供电线路可靠地工作,少有故障和停电
保质：保证电能的质量（电压和频率稳定）
经济：输电线路建造和运行的费用低,电能损耗小
新课讲解
二、输电损耗的两种形式
1、电压损失
2、电功率损失
用电设备
U
U损
~
U用
P
R
P损
发电厂
输电电流
I=_______;
电压损失
U损=_______;
功率损失
P损=_______;
用户得到
P用=_______;
用户得到
U用=_______;
随堂思考与讨论
1.怎样计算输电线路损失的功率
2.在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的几分之一 在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的几分之一
3.通过第2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？
4.怎样计算用户消耗的功率P用？
三、降低输电损耗的两个途径
如果输送的电功率为P，输送电压为U，输电线的总长度为L，横截面积为S，电阻率为 。则输电线损耗功率为多少呢？
则功率损耗为可表示为：
如何减少电能损失
(1)减小输电线电阻R
(2)减小输电电流I
途径一、减小输电线电阻R：
①减小材料的电阻率ρ：
用铜或铝
②减小输电线的长度L：
不可行
③可适当增大导线横截面积S.
有一定限度
途径二、提高输电电压，减小输电电流I
提高输电电压U：
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，依照不同情况选择合适的输电电压。
说明
输电简易图
四、远距离输电原理图
10潜伏
几百千伏
100千伏左右
10千伏左右
220伏
四、远距离输电原理图
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
U损
P损
升压变压器
降压变压器
功率关系：
P1=P2，P3=P4，P2=P损+P3
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
U损
P损
升压变压器
降压变压器
电压关系：
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
U损
P损
升压变压器
降压变压器
电流关系：
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
U损
P损
升压变压器
降压变压器
输电电流：
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
U损
P损
升压变压器
降压变压器
损耗功率：
五、电网供电
现在世界各国都不采用一个电厂与一批用户的“一对一”的供电方式，而是通过网状的输电线、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.
什么是电网供电？
1、次能源产地使用大容量的发电机组，降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益；
2、可以减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡；
3、可以根据火电、水电、核电的特点，合理地调度电力。
电网供电有什么好处？
六、输电技术的发展
1882年，一个法国工程师修建了第一条远距离输电电路，将一个水电站发出的电送到57 km之外的慕尼黑；
1882年，爱迪生在美国修建了第一个电力照明系统；每隔3 km 左右就要建立一个发电厂，否则灯泡因电压过低而不能发光；
1891 年，德国建成170 km 的1530 kV 的高压输电线路，效率高达70% 80%。1893年，国修建尼亚加拉水电站时，经过反复论证，决定采用交流供电系统。
现代，直流输电技术。在送电端有专用的“整流”设备将交流变换为直流，在用户端也有专用的“逆变”设备再将直流变换为交流。
1909至1912年，美国、德国建造100 kV的高压输电线路，从此高压输电技术迅速普及。
七、直流输电技术
思考：为什么要使用直流输电技术呢？
长距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响也不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少感抗和容抗，在输电这个环节可以使用直流。直流输电需要专门的“整流设备”与“逆流设备”。
二、降低输电损耗的两个途径
三、远距离输电原理图
一、电能的输送
输送电能的基本要求
可靠、保质、经济
1)减小输电线电阻R
2)减小输电电流I
课堂小结
例1、（多选）远距离输送交流电都采用高压输电，我国正在研究用比330 kV高得多的电压进行输电，采用高压输电的优点是(　 　)
A．可节省输电线的铜材料
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
AC
当堂小练
【答案】：AC
【解析】：由P＝IU, 得，当输送功率P一定时，采用高压输电，U大则I小，输电线中的电流就小，由P线＝I2r，在要求输电线损耗一定的情况下，就可选电阻率略大一点的材料做导线．若输电线确定，则可以减少输电线上的能量损失，故A、C正确．交流电的频率是固定的，不需要调节．输电的速度就是电磁波的传播速度，是一定的，故B、D不正确．
例2、（单选）远距离输电，输电功率一定，当输电电压为U0时，输电线上的电流为I0，损失的电功率为P0.则当输电电压提高为2U0时(　　 )A．由I＝U/R得，输电线上的电流变为2I0B．由I＝P/U得，输电线上的电流变为I0/2C．由P＝U2/R得，输电线上损失的电功率为4P0D．由P＝IU得，输电线上损失的电功率为2P0
B
当输电电压变化时，输电线上的电流发生变化，输电线上损失的电功率发生变化，计算出输电线上的电流，就能计算出输电线上损失的电功率．
【解析】设输电线的电阻为R，当输电线上的电流为I0时，损失的电功率为P0＝I02R.当输电电压提高为2U0时，由 可知输电线上的电流变为2I0，输电线上损失的电功率为P损＝(2I0)2R＝4(P0).故选项B正确．
例3、某交流发电机的输出电压为220V，输出功率为4400W，输电线总电阻为4Ω，求：
（1）输电导线中的电流是多少？
（2）输电线中损失的电压和功率各是多少？
（3）用户得到的电压和功率各是多少？
【解析】
例4、图甲为远距离输电示意图，理想升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000，理想降压变压器原、副线圈匝数比为1 000∶1，输电线的总电阻为1 000 Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V。下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　乙
B
A．输电线中的电流为3 A
B．电站输出的功率为7 500 kW
C．输电线路损耗功率为90 kW
D．用户端交变电流的频率为100 Hz