物理人教版（2019）选择性必修第二册3.4电能的输送（共24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24张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-19 19:14:09 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第三章 交变电流
3.4 电能的输送
【课标要求】知道远距离输电时通常采用高压输电的原因【学习目标】
1.了解电能输送的基本要求，理解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径2.建立远距离输电模型，会对简单的远距离输电线路进行定量计算【学习重点】 高压输电的原理及各物理量的关系 【学习难点】 高压输电模型的建立及各物理量的关系
原副线圈功率关系：
原副线圈电压关系：
原副线圈电流关系：
理想变压器
原副线圈频率关系：
f 1 = f 2
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？
可靠
指保证供电线路可靠地工作，故障少。
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，电能损耗少。
一、电能的输送
输送电能的基本要求
假定输电线路中的电流是 I，用户端的电压是U，
两条导线的总电阻是 r。在图3.4-2中，导线的电
阻集中画为一个电阻 r 。
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有效？
4. 怎样计算用户消耗的功率 P ？
5. 在用户的用电功率一定的前提下，怎样才能减小输电电流？
二、降低输电损耗的两个途径
1、减小输电线电阻 r
ρ↓
L↓
S↑
铜、银电阻率小，但昂贵.
输电距离一定，不可变.
耗费材料，架设困难.
2、减小输电电流 I
输电功率P =UI 一定，减小输电电流，就得提高输电电压.
输电电压提高一倍，输电电流变为1/2，输电电线上损耗的功率变为1/4.
【例1】（指向目标1）（多选）某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV输电，输送的电功率都是P，若输电线路的电阻为R， 则下列说法中正确的是( )
A．据公式I＝P/U，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20
B．据公式I＝U/R，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C．据公式P＝I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400
D．据公式P＝U2/R，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍
解析
A、根据I=知输送功率不变，输送电压 变为原来的20倍，则输电电流降为原来的1/20,故A正确，B错误.
C、根据 P损=I2R得，电流降为原来的1/20，则输电线上损耗的功率减为原来的1/400.故C正确，D错误.故选AC .
AC
【变式1】（指向目标1）从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用1100 V和11 kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。
解析：
用1100 V输电，电流：I1==200A
则电压损失：ΔU1 =I1R=10V
用1100 V输电，电流：I2==20A
则电压损失：ΔU2 =I2R=1V
远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，就要减小输电电流；为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压。现代远距离输电的电压都很高。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1100 kV 的特高压。
思考：如何将电压升高，给用户提供电能时把高压再降为220v呢？
变压器
三、电能输送的模型
10kV
几百kV
100kV
10kV
220V/380V
电网供电
三、电能输送的模型
【例1】根据高压输电过程：
1.试画出从发电站到用户之间的输电示意图。2. 写出各电流的关系是什么？3. 写出各电压的关系是什么？4. 写出各功率的关系是什么？
三、电能输送的模型
升压变压器 输电线 降压变压器
功率关系
电压关系
电流关系
【例2】（指向目标2）一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求：（1）升压变压器的副线圈两端电压；（2）输电导线上的功率损失；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；（4）用户得到的功率。
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。
解析：
(1)设升压变压器的副线圈两端电压为:
=得: U2=2500V
(2)输电导线上的电流:
I==200A
输电导线上的功率损失:
ΔP=I2R=60KW
(3)输电线上的电压损耗:ΔU=IR=300V降压变压器原线圈的电压:
U3=U2-U=2500-300=2200V
则降压变压器原、副线圈的匝数比:=
(4)用户得到的功率：P4=P1-ΔP=440KW
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。
采用电网送电，是输电技术的重要发展。这样可以在一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。电网可以减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。使用电网，可以根据火电、 水电、核电的特点，合理地调度电力，这就使得电气化社 会的主要能源——电力的供应更加可靠，质量更高。
四、电网供电
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
四、电网供电
五、STSE
输电技术的发展
交流输电的发展历程
交流输电的不足
直流高压输电的优点
『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。 ( )
√
√
√
×
√
×
【课堂检测】
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
C
【课堂检测】
解析：
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
【课堂检测】
3.［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
【课堂检测】
4. 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。
【课堂检测】
小结
一、电能的输送 可靠、保质、经济
二、降低输电损耗的两个途径
减小输电线的电阻
减小输电导线中的电流
三、电能输送的模型
四、电网供电
第三章 交变电流
3.4 电能的输送
【课标要求】知道远距离输电时通常采用高压输电的原因【学习目标】
1.了解电能输送的基本要求，理解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径2.建立远距离输电模型，会对简单的远距离输电线路进行定量计算【学习重点】 高压输电的原理及各物理量的关系 【学习难点】 高压输电模型的建立及各物理量的关系
原副线圈功率关系：
原副线圈电压关系：
原副线圈电流关系：
理想变压器
原副线圈频率关系：
f 1 = f 2
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？
可靠
指保证供电线路可靠地工作，故障少。
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，电能损耗少。
一、电能的输送
输送电能的基本要求
假定输电线路中的电流是 I，用户端的电压是U，
两条导线的总电阻是 r。在图3.4-2中，导线的电
阻集中画为一个电阻 r 。
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有效？
4. 怎样计算用户消耗的功率 P ？
5. 在用户的用电功率一定的前提下，怎样才能减小输电电流？
二、降低输电损耗的两个途径
1、减小输电线电阻 r
ρ↓
L↓
S↑
铜、银电阻率小，但昂贵.
输电距离一定，不可变.
耗费材料，架设困难.
2、减小输电电流 I
输电功率P =UI 一定，减小输电电流，就得提高输电电压.
输电电压提高一倍，输电电流变为1/2，输电电线上损耗的功率变为1/4.
【例1】（指向目标1）（多选）某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV输电，输送的电功率都是P，若输电线路的电阻为R， 则下列说法中正确的是( )
A．据公式I＝P/U，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20
B．据公式I＝U/R，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C．据公式P＝I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400
D．据公式P＝U2/R，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍
解析
A、根据I=知输送功率不变，输送电压 变为原来的20倍，则输电电流降为原来的1/20,故A正确，B错误.
C、根据 P损=I2R得，电流降为原来的1/20，则输电线上损耗的功率减为原来的1/400.故C正确，D错误.故选AC .
AC
【变式1】（指向目标1）从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用1100 V和11 kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。
解析：
用1100 V输电，电流：I1==200A
则电压损失：ΔU1 =I1R=10V
用1100 V输电，电流：I2==20A
则电压损失：ΔU2 =I2R=1V
远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，就要减小输电电流；为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压。现代远距离输电的电压都很高。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1100 kV 的特高压。
思考：如何将电压升高，给用户提供电能时把高压再降为220v呢？
变压器
三、电能输送的模型
10kV
几百kV
100kV
10kV
220V/380V
电网供电
三、电能输送的模型
【例1】根据高压输电过程：
1.试画出从发电站到用户之间的输电示意图。2. 写出各电流的关系是什么？3. 写出各电压的关系是什么？4. 写出各功率的关系是什么？
三、电能输送的模型
升压变压器 输电线 降压变压器
功率关系
电压关系
电流关系
【例2】（指向目标2）一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求：（1）升压变压器的副线圈两端电压；（2）输电导线上的功率损失；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；（4）用户得到的功率。
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。
解析：
(1)设升压变压器的副线圈两端电压为:
=得: U2=2500V
(2)输电导线上的电流:
I==200A
输电导线上的功率损失:
ΔP=I2R=60KW
(3)输电线上的电压损耗:ΔU=IR=300V降压变压器原线圈的电压:
U3=U2-U=2500-300=2200V
则降压变压器原、副线圈的匝数比:=
(4)用户得到的功率：P4=P1-ΔP=440KW
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。
采用电网送电，是输电技术的重要发展。这样可以在一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。电网可以减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。使用电网，可以根据火电、 水电、核电的特点，合理地调度电力，这就使得电气化社 会的主要能源——电力的供应更加可靠，质量更高。
四、电网供电
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
四、电网供电
五、STSE
输电技术的发展
交流输电的发展历程
交流输电的不足
直流高压输电的优点
『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。 ( )
√
√
√
×
√
×
【课堂检测】
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
C
【课堂检测】
解析：
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
【课堂检测】
3.［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
【课堂检测】
4. 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。
【课堂检测】
小结
一、电能的输送 可靠、保质、经济
二、降低输电损耗的两个途径
减小输电线的电阻
减小输电导线中的电流
三、电能输送的模型
四、电网供电