物理人教版（2019）选择性必修第二册 3.4 电能的输送（共33张ppt）

(共33张PPT)
3.4 电能的输送
【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）
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
【引入】
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
【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)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗
(2)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.输电线上的功率损失
(1)原因：输电导线有电阻r，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：
2.降低输电损耗的两个途径
①降低输电线电阻r
选用电阻率小的材料，例如铜、铝；适当增加导线横截面积。
②降低输电线电流.
用户消耗的电功率由用电器数量决定，决定发电厂输出的电功率。电功率一定时，怎样降低输电线电流？
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远距离输电，为降低导线上的功率损失，同时保证向用户提供一定功率，可采取提高输电电压。现代远距离输电的电压有110kV,220kV，330kV，输电干线采用500kV，甚至750kV.
输电电压升高，对输电线路绝缘性能要求越高，对变压器要求也升高。实际输送电能，要综合考虑各种因素，依照不同情况选择合适输电电压。
远距离输电基本过程示意图如图所示:
三、电网供电
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．
用户
升压变压器
降压变压器
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1/2
D．输电线上损耗的电功率将变为原来的1/2
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（　　）
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
4.某水电站发电机输出功率为100kW，发电机电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压将为220V。要求在输电线上损失的功率控制为5kW.请你设计两个变压器的匝数比。计算：
(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？
(2)输电线损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？
(3)两个变压器的匝数比各应等于多少？
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课堂小结
一、降低输电损耗途径
①减小输电线电阻
②减小输电线的电流（提高输电电压）
二、远距离输电模型
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U1
U2
~
U4
U3
r
R
I2
I1
n1
n2
n3
n4
I4
U1
U2
~
U4
U3
r
R
I2
I1
n1
n2
n3
n4
I4
1.用高压输电技术远距离输电时,如果发电厂输出功率为P,输电电压为U,输电线的总电阻为R,则输电线上损失的功率为 (　　)
2.下图是远距离输电的示意图,下列说法正确的是 (　　)A.A是升压变压器,B是降压变压器B.A是降压变压器,B是升压变压器C.A的输出电压等于B的输入电压D.A的输出电压等于输电线上损失的电压
3.(多选)下图为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述正确的是 (　　)A.增加输电导线的横截面积有利于减小输电过程中的电能损失B.高压输电通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损耗越小D.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.(多选)冬天高压输电线上可能结冰,可以利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,高压线上的输电电压为U,电流为I,热消耗功率为P损,除冰时,输电线上的热功率需要变为9P损,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　)A.输电电流为3I
B.输电电流为9IC.输电电压为3U
D.输电电压为
5.在远距离输电时,在输送的电功率和输电线电阻都保持不变的条件下,输电的电压为U1时,输电线上损失的功率为P1;输电的电压为U2时,输电线上损失的功率为P2.U1∶U2为(　　)
6.(多选)某水电站用总电阻为2.5 Ω的输电线给500 km外的用户输电,其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电,则下列说法正确的是　 (　　)A.输电线上输送的电流大小为6×103 AB.输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC.若改用5kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108 kW
7.下图为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器,用户端中的电流是I2.下列说法正确的是(　　)
8.(多选)在远距离输电时,输送的电功率为P,输送的电压为U,所用导线的电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为l,输电线损失的电功率为P',用户得到的电功率为P用,则P'、P用的关系式正确的是　(　　)
10.某交流发电机的输出功率为5×105 W,输出电压为U=1.0×103 V,假如输电线的总电阻R=10 Ω,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%,用户使用电压U用户=380 V.(1)画出输电线路的示意图并标明各部分的符号.(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少 (使用的变压器是理想变压器)
11.输电导线的总电阻为R,输送电功率为P.若分别用U1和U2两种电压来输电,则输电线上损失的功率之比为 (　　)A.U1∶U2
B.U12∶U22C.U22∶U12
D.U2∶U1
13.某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向R0=11Ω的纯电阻用电器供电.已知输电线的总电阻R=10Ω,T2的原、副线圈匝数比为4∶1,用电器两端的电压为 ,T1、T2均为理想变压器.下列说法正确的是(　　)A.降压变压器的输入功率为4 400 WB.升压变压器中电流的频率为100 HzC.输电线消耗的功率为500 WD.当用电器的电阻减小时,输电线消耗的功率减小
14.如图所示,某发电机的输出功率是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,若要求输电线上的功率损失为发电机输出功率的5%,而用户得到的电压正好为220 V,则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∶190C.1∶16　190∶11
D.16∶1　11∶190
15.一条河的流量为Q=2 m3/s,落差h=5 m,现用其发电,已知发电机的总效率为50%,输出电压为240 V,输电线总电阻R=30 Ω,允许损失的电功率为发电机输出电功率的6%,g取10 m/s2,ρ水=1×103 kg/m3.(1)为满足用电的需求,使用户获得220 V的电压,分别求输电线路使用的理想升压变压器、降压变压器的原、副线圈的匝数比.(2)如果输送的电能供“220 V　100 W”的电灯使用,正常发光的电灯的盏数为多少