物理人教版（2019）选择性必修第二册3.4电能的输送（共23张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册3.4电能的输送（共23张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-24 20:18:15 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
第三章 交变电流
3.4 电能的输送
选择性必修第二册
【学习目标】
1.了解输电线上电能损失的影响因素和远距离高压输电的原理。（物理观念）
2.知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行计算。（科学思维）
3.探究电压损失、功率损失的关系。（科学探究）
4.知道交变电流从发电站到用户的输电过程。（科学态度与责任）
亚洲最大的风力发电站——新疆风力发电站
【引入】
为了合理利用能源,发电站要建在靠近能源地方
风力发电站
水利发电站
火力发电站
而用电的地方却分布很广:
高山
平原
面临的问题: 需要远距离输电。
一、输送电能的基本要求
输送电能的基本要求：
1.可靠：指保证_________可靠地工作，少有故障。
2.保质：保证电能的质量——电压和_____稳定。
3.经济：指输电线路建造和运行的费用___，电能损耗___。
供电线路
频率
低
少
二、降低输电损耗的两个途径
【问题探究】
如图所示,假定发电厂输出的电压为U,输送功率为P,输电线路中的电流是I,两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)。那么:
(1)用户两端的电压是多大
(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗
(3)输电线上功率损失的原因是什么 功率损失的表达式是什么 降低功率损耗有哪些途径
二、降低输电损耗的两个途径
(1)用户两端的电压是多大
(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗
(3)输电线上功率损失的原因是什么 功率损失的表达式是什么 降低功率损耗有哪些途径
(1)
(2)不相等。由能量守恒知
(3)输电线有电阻。 由此可知：降低功率损耗
的途径：①提升输电电压 ②减小输电线的电阻
1.输电线上的功率损失(1)原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失．(2)计算式：
二、降低输电损耗的两个途径
输送距离
送电电压
送电方式
100KW以下
几百米以内
220V
低压送电
几千千瓦
～几万千瓦
几十千米
～上百千米
35kV
或者110kV
高压送电
10万千瓦
以上
几百千米
以上
220kV
或更高
超高压送电
输送功率
实际采用几种输电方式
1.中国输电工程目前是世界上电压最高的，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1/2D．输电线上损耗的电功率将变为原来的1/2
答案 C
2.（多选）（2020·全国Ⅱ卷）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
答案 AD
情境探究
远距离输电基本过程示意图如图所示,请思考:
如果用220 V和11 kV两种电压来输电,设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同,求导线的横截面积之比。
三、电网供电
要点提示 设输送的电功率为P,输电电压为U,送电距离为L,导线横截面积为S,电阻率为ρ。
则每根导线损失的电功率P损=I2R。
现在,输送电功率P相同,导线电阻率ρ和长度L也相同。在输电电压U和导线横截面积S不同时,如果要求导线上损失的电功率相同,则应有
可见,要满足题中所设要求用220 V电压输电时,导线的横截面积是11 kV输电时的2 500倍。从中可以令人印象深刻地体会出高压输电的实际意义。
三、电网供电
1．远距离输电的电路图
如图所示为远距离输电的简化电路原理图，可以划分为三个回路．
2．分析三个回路
分析远距离输电路的有效方法是理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律．其关系如下表所示：
3.如图所示，某发电机输出功率是100 kW，输出电压是250 V，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220 V，求升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( )
A．16∶1 190∶11
B．1∶16 11∶190
C．1∶16 190∶11
D．16∶1 11∶190
答案 C
4.发电机的输出电压为220 V,输出功率为44 kW,每条输电线的电阻为0.2 Ω,求:
(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少
(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高,经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户,则用户得到的电压和电功率各是多少
【解析】(1)输电线上的电流
IR= A=200 A
损失的电压UR=IRR=200×2×0.2 V=80 V
损失的功率PR=URIR=80×200 W=16 kW
故用户得到的电压U用户=U-UR=140 V
用户得到的功率P用户=P-PR=28 kW。
(2)已知升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶10
输入电压U1=220 V
因此,升压变压器的输出电压
U2= U1=2 200 V
输电线上的电流I′R= A=20 A
损失的电压U′R=I′RR=20×2×0.2 V=8 V
损失的功率P′R=U′RI′R=8×20 W=160 W
因此,降压变压器的输入电压 U3=U2-U′R=2 192 V
已知降压变压器的匝数比n3∶n4=10∶1
所以用户得到的电压
U4= U3=219.2 V
用户得到的功率P′用户=P-P′R=43.84 kW。
答案:(1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW
小结：远距离高压输电原理图
电压之间的关系是：
功率之间的关系是：
电流之间的关系是：
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
升压变压器
降压变压器
～
P1=P2
n
n
U
U
4
3
4
3
=
n
n
U
U
2
1
2
1
=
U2=Ur+U3
n
n
I
I
3
4
4
3
=
n
n
I
I
1
2
2
1
=
I2=Ir=I3
P2=Pr+P3
P3=P4
第三章 交变电流
3.4 电能的输送
选择性必修第二册
【学习目标】
1.了解输电线上电能损失的影响因素和远距离高压输电的原理。（物理观念）
2.知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行计算。（科学思维）
3.探究电压损失、功率损失的关系。（科学探究）
4.知道交变电流从发电站到用户的输电过程。（科学态度与责任）
亚洲最大的风力发电站——新疆风力发电站
【引入】
为了合理利用能源,发电站要建在靠近能源地方
风力发电站
水利发电站
火力发电站
而用电的地方却分布很广:
高山
平原
面临的问题: 需要远距离输电。
一、输送电能的基本要求
输送电能的基本要求：
1.可靠：指保证_________可靠地工作，少有故障。
2.保质：保证电能的质量——电压和_____稳定。
3.经济：指输电线路建造和运行的费用___，电能损耗___。
供电线路
频率
低
少
二、降低输电损耗的两个途径
【问题探究】
如图所示,假定发电厂输出的电压为U,输送功率为P,输电线路中的电流是I,两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)。那么:
(1)用户两端的电压是多大
(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗
(3)输电线上功率损失的原因是什么 功率损失的表达式是什么 降低功率损耗有哪些途径
二、降低输电损耗的两个途径
(1)用户两端的电压是多大
(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗
(3)输电线上功率损失的原因是什么 功率损失的表达式是什么 降低功率损耗有哪些途径
(1)
(2)不相等。由能量守恒知
(3)输电线有电阻。 由此可知：降低功率损耗
的途径：①提升输电电压 ②减小输电线的电阻
1.输电线上的功率损失(1)原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失．(2)计算式：
二、降低输电损耗的两个途径
输送距离
送电电压
送电方式
100KW以下
几百米以内
220V
低压送电
几千千瓦
～几万千瓦
几十千米
～上百千米
35kV
或者110kV
高压送电
10万千瓦
以上
几百千米
以上
220kV
或更高
超高压送电
输送功率
实际采用几种输电方式
1.中国输电工程目前是世界上电压最高的，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1/2D．输电线上损耗的电功率将变为原来的1/2
答案 C
2.（多选）（2020·全国Ⅱ卷）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
答案 AD
情境探究
远距离输电基本过程示意图如图所示,请思考:
如果用220 V和11 kV两种电压来输电,设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同,求导线的横截面积之比。
三、电网供电
要点提示 设输送的电功率为P,输电电压为U,送电距离为L,导线横截面积为S,电阻率为ρ。
则每根导线损失的电功率P损=I2R。
现在,输送电功率P相同,导线电阻率ρ和长度L也相同。在输电电压U和导线横截面积S不同时,如果要求导线上损失的电功率相同,则应有
可见,要满足题中所设要求用220 V电压输电时,导线的横截面积是11 kV输电时的2 500倍。从中可以令人印象深刻地体会出高压输电的实际意义。
三、电网供电
1．远距离输电的电路图
如图所示为远距离输电的简化电路原理图，可以划分为三个回路．
2．分析三个回路
分析远距离输电路的有效方法是理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律．其关系如下表所示：
3.如图所示，某发电机输出功率是100 kW，输出电压是250 V，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220 V，求升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( )
A．16∶1 190∶11
B．1∶16 11∶190
C．1∶16 190∶11
D．16∶1 11∶190
答案 C
4.发电机的输出电压为220 V,输出功率为44 kW,每条输电线的电阻为0.2 Ω,求:
(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少
(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高,经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户,则用户得到的电压和电功率各是多少
【解析】(1)输电线上的电流
IR= A=200 A
损失的电压UR=IRR=200×2×0.2 V=80 V
损失的功率PR=URIR=80×200 W=16 kW
故用户得到的电压U用户=U-UR=140 V
用户得到的功率P用户=P-PR=28 kW。
(2)已知升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶10
输入电压U1=220 V
因此,升压变压器的输出电压
U2= U1=2 200 V
输电线上的电流I′R= A=20 A
损失的电压U′R=I′RR=20×2×0.2 V=8 V
损失的功率P′R=U′RI′R=8×20 W=160 W
因此,降压变压器的输入电压 U3=U2-U′R=2 192 V
已知降压变压器的匝数比n3∶n4=10∶1
所以用户得到的电压
U4= U3=219.2 V
用户得到的功率P′用户=P-P′R=43.84 kW。
答案:(1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW
小结：远距离高压输电原理图
电压之间的关系是：
功率之间的关系是：
电流之间的关系是：
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
升压变压器
降压变压器
～
P1=P2
n
n
U
U
4
3
4
3
=
n
n
U
U
2
1
2
1
=
U2=Ur+U3
n
n
I
I
3
4
4
3
=
n
n
I
I
1
2
2
1
=
I2=Ir=I3
P2=Pr+P3
P3=P4