物理人教版2019选择性必修第二册3.4电能的输送（共27张ppt）

(共27张PPT)
秦山核电站
内蒙古准格尔热电厂
达板城风力发电站
三峡水电站
发电的地方：为了合理的利用能源和保护环境,发电站要建在靠近这些能源的地方（一般离城市较远）.
用电的地方却很多，有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题．
城市
远距离
三峡水电站
§３.４电能的输送
一、输送电能的基本要求
1 可靠
保证供电线路可靠地工作，故障少
3 经济
输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
2 保质
保证电能的质量——电压和频率稳定
各种用电设备都是按照一定的工作电压设计的，电压过低或过高，用电器都不能正常工作，甚至会造成损坏。使用交流的用电器还要求频率稳定。
交流直流输电之争
　1882年爱迪生电气照明公司在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。
　　美国发明家威斯汀豪斯 组建了自己的电气公司，致力于推广交流输电。
VS
（1）减小输电线的电阻
根据电阻定律，
：选用电阻率小的金属材料
L：输电距离一定
S：适当增大导线的横截面积
二、降低输电损耗的两个途径
1.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
2.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
3.怎样计算用户消耗的功率P
4.在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？
因为：P损=I2r
1.电阻减半：
2.减少电流对降低损耗更有效
电流减半：
3.P=P损+P用
P用=P-P损
P用=UI-I2r
4.要想在用户得到的功率不变的前提下降低电流I，那就要提高输送电压U。
（2）减小输电导线中的电流——提高输送电压U（高压输电）
P用=UI-I2r
P损=I2r
P=UI
，P损变为1/n2 。
U提高n倍
，I降低为1/n
，p不变
依照不同情况（距离远近、输送功率大小等）选择合适的输电电压。
目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已经采用500 kV 和750 kV 的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV 的特高压。
二、降低输电损耗的两个途径
解析：
【例题2】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1/2 D．输电线上损耗的电功率将变为原来的1/2
C
2．输送过程图
3．输电过程
电路被划分为三个独立的回路，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律，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。
交流高压输电的基本环节
用户
升压变压器
高压输电
降压变压器
发电站
10千伏
几百千伏
100千伏左右
10千伏左右
220伏
发电机和变压器∶ 决定电压
用户∶决定功率和电流
缺陷：产能浪费
4.一对一供电
三、电网供电
4.电网供电
优点：合理调度电力，减少断电风险
我国的电网：国家电网和南方电网。
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
三、电网供电
远距离输电原理图
功率关系：
电压关系：
电流关系：
思考：画出输电过程示意图，写出各个物理量之间的联系。
升压变压器
降压变压器
n1
F
R
用
r
n2
n3
n4
U1
I1
P1
I2
U2
P2
I3
U3
P3
I4
U4
P4
三、电网供电
『判一判』
(1)增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。 (　　)
(2)高压输电是通过提高电压、减小输电电流来减少输送电路的发热损耗。 (　　)
(3)高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好。 (　　)
(4)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。 (　　)
(5)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。 (　　)
(6)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。 (　　)
√　
√　
√　
×　
√　
×　
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。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
减小输电线的电阻
减小输电导线中的电流：提高输电电压（有效途径）
降低输电损耗两个途径
电能输送的基本模型
“多对多”的模式
输电技术的发展：直流高压输电
电网供电
高压输电
课　堂　小　结
1.远距离输电中，当输送的电功率为P，输电电压为U时，输电线上损失的电功率为ΔP，若输送的电功率增加为4P，而输电线中损失的电功率减为 （输电线电阻不变），则输电电压应增为（　　）
A.32U
B.16U
C.8U
D.4U
小试牛刀
C
小试牛刀
2.［天津卷］通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和 分别为 （　　）
D
小试牛刀
3. 发电厂输出的交流电压为U=22 kV，输送功率为P=2.2×106 W，现在用户处安装一降压变压器，用户的电压为220 V，发电厂到变压器间的输电线总电阻为r=22 Ω，求：
（1）输电导线上损失的电功率 P；
（2）输电导线上损失的电压 U；
（3）降压变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2。
课　堂　小　结
1.输电导线的功率损失分析：
减小电阻(受条件制约)
高电压输电(应用广泛)
P损=I2R=P 2R线/U 2送
2 .简单输送电路的计算和步骤：
画出供电图
以变压器铁心为界线分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律分析.
各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系求解。
课后作业
1. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2。
（2）输电线路导线电阻R。
（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比n3∶n4。
课后作业
2.发电机的端电压为 220V，输出电功率为 44kW，输电线电阻为 0.2Ω，如果发电站用匝数比为 1∶10 的变压器将电压升高，经过输电线后用匝数比为 10∶1 的变压器将电压降低供给用户，用户得到的电压和电功率各是多少？
U1
U4
U2
U3
用户
I2
F
r
I1
I3
I4
n1 n2
P1
P2
P3
P4
发电机
n3 n4
解：
直流输电
科学漫步
超导输电