高中物理粵教版（2019）选择性必修第二册 3.4 远距离输电 课件(共42张PPT)

(共42张PPT)
第四节　远距离输电
第三章　交变电流
学习目标
1．了解交变电流从发电站到用户的输电过程
2．知道远距离输电时决定电能损失的因素，了解高压输电的原因(重点)
3．知道远距离输电线路的基本构成，能够对简单的远距离输电线路进行计算(难点)
学法与考法
学法：①通过阅读教材，知道电能输送的基本要求及电网供电的优点；②通过分析，知道远距离输电时输电线的损失与哪些因素有关；③通过实例分析，会对简单的远距离输电线路进行定量计算
考法：考查对简单的远距离输电线路进行定量计算
知识概览
预习导学 | 新知领悟
1．基本要求
既能________、保质地输送电能，又能减少________损耗，降低输电系统成本．
2．输电线路与功率损耗
(1)远距离输送电网基本结构：如图所示(输出功率为P，输出电压为U)．
(2)输电导线损失的电功率：
由P损＝________.
安全　
远距离输电中的电功率和电压损耗
电能　
3．两个关系
功率关系：P入＝P线＋P用．
电压关系：U2＝U线＋U3.
某发电站向远处送电的示意图如图所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．
(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)．
(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？
1．现代远距离输电都采用________输电．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的超高压，西北电网甚至达到750 kV.
2．输电电压并不是越高越好．电压越高，对输电线路__________和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多．
3．实际输送电能时要综合考虑各种因素，如________的大小、距离的远近、技术和经济要求等，选择合适的输电电压．
高压　
高压交流输电
绝缘性能
输送功率　
(1)输电线路上损失的电压是指降落在输电线电阻上的电压；输电电压是输电线路两端的总电压，它等于降落在输电线电阻上的电压与输电线末端的电压之和．(2)不矛盾．欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律，而“提高电压，降低电流”是从输送角度，由P＝IU，且在P一定的条件下得出的结论，两者没有联系．
【答案】C
1．直流输电的优点
不存在________和________引起的电能损失．
2．直流输电的基本过程
在发电站区域经变压器升压，由换流设备将________变成________，用高压直流电进行远距离传输，在用户区域由________将直流电变为交流电，经变压器降压输送给用户．
感抗　
直流输电
容抗　
交流电　
直流电
换流设备　
利用超导线输电可以很大程度地减少输电损耗，从输送电能的要求分析，我国现在为什么不大规模使用超导线输电？
【答案】利用超导线输电，材料比较贵重，不经济，技术要求也比较高，所以现在我国不能大规模使用．
【答案】D
多维课堂 | 素养初培
2020年7月2日，四川自贡为5个考点新安装6台变压器，确保考生在高考期间安心地用上空调．远距离输电过程中，输电线上不可避免地有电压和能量损失，请思考：
远距离输电中的电功率和电压损耗
(1)输电线上的电压和能量损失是如何引起的？
(2)如何减小输电线上的电压和能量损失？
(1)因输电线有电阻，当电流流过输电线时，不可避免地要产生电压损失和能量损失；(2)由ΔU＝IR和ΔP＝I2R可知，减小输电线上的电压和能量损失的措施可从减小输电线电阻R、减小输电线上电流(即采用高压输电)两方面考虑．
探究总结
精练1　超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V，若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为 (　　)
A．1 kW　　　　 B．1.6×103 kW
C．1.6 kW D．10 kW
【答案】A
变式1　(2020年甘肃庆阳二中月考)远距离输电时，在输送功率不变的条件下 (　　)
A．只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输电效率
B．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率
C．提高输电电压，势必增大输电导线上能量的损耗
D．提高输电电压，势必增大输电导线上的电流
【答案】B
易错提醒：实际输送电能时，要综合考虑输送功率、距离、技术和经济要求等选择合适的电压．
借题发挥：(1)由P＝I2r可知，输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比．(2)由P＝I2r可知，减小输电损失可通过减小输电线的电阻和降低输电电流来实现．(3)输电电压越小，输电电流就越大，降落在输电线上的电压也就越大，输电线上的损失就越大．
中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化．近来进行农村电网改造，主要是改造那些线路损耗大，线路绝缘差的线路．
高压交流输电
(1)为了减少远距离输电线路上的电能损耗而降低电费价格，采用切实可行的措施有哪些？
(2)为什么要电网供电？
(3)电网远距离输电时，是不是输送电压越高越好？
【答案】(1)应用电阻率小的材料做输电线，提高输电电压等；(2)电网供电可降低一次能源的运输成本，合理地调度电力，减小断电的风险，调节不同地区的供需平衡，保障供电的质量；(3)不是．电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多．
探究总结
精练2　远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是 (　　)
A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关
B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大
D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
【答案】C
变式2　某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V，输出的电功率为50 kW，用电阻为3 Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个送电过程，下列说法正确的是 (　　)
A．输电线上损失的功率为300 W
B．升压变压器的匝数比为1∶100
C．输电线上的电流为100 A
D．降压变压器的输入电压为4 700 V
【答案】A
核心素养微专题
为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有：一是减小输电导线中的电流，即提高输电电压；二是减小输电线的电阻，即增大导线的横截面积．
如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R.
【考题延伸】(2020年安徽名校检测)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？
素养点评：处理远距离输电的方法技巧：(1)画好一张图——远距离输电示意图；(2)抓住电两端——发电站和用户；(3)分析一条线——输电线；(4)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压；(5)区分三个量——输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)．本题通过远距离输电的分析，培养学生的“科学思维”的素养．
课堂小练 | 素养达成
【答案】B
3．(多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么 (　　)
A．输电线路上损失的电压与输电电流成正比
B．输电电压越高，输电线路上损失的电压越大
C．输电线路上损失的功率跟输电电压的平方成反比
D．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比
【答案】AC
【答案】BCD
5．(多选)(2020年扬州期末)远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器．当S由2改接为1时，下列说法正确的是 (　　)
A．电压表读数变大
B．电流表读数变大
C．电流表读数变小
D．输电线损失的功率减小
【答案】AB
6．某变电站用220 V的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%.若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？若输电电压不变，输电线的电阻应变为原来的多少倍？