物理人教版（2019）选择性必修第二册3.4电能输送（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电能输送（共24张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 45.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-16 16:38:36 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第4节 电能输送
第三章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
输送电能的基本要求
01
降低输电损耗的两个途径
02
远距离输电的电路分析
03
电网供电
04
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。
沿海用电高峰
问题：你知道我们用的电能的主要来源吗？
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
发电站
核能
水能
太阳能
风能
转化为
电能
再输送给
普通家庭用户
企事业用户
秦山核电站
三峡水电站
内蒙古光伏发电站
新疆风力发电站
问题：从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，我们需要克服什么困难，如何克服？
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
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
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
3.经济 输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
问题2：远距离输电中，输电线的电阻能忽略吗？
问题3：输电线上有能量损失吗？如何减少电能的损耗？
问题1：上面两图有什么区别？两个相同的灯泡亮度是否相同？
~
S
~
S
模拟远距离输电
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
设输电电流为 I，输电线的电阻为 r，其示意图如下图：
I r
发电站
r为输电线的等效总电阻
U
Uˊ
用户
P
Pˊ
输电线上的功率损失为P＝I2r。
问题4：怎样计算输电线路损失的功率
问题5：如何降低功率损失？有哪些途径？
由公式可知主要通过改变输电线路中的电流和输电电线的电阻来降低功率损失，那具体方法该如何？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
1.减小输电线的电阻
根据电阻定律，
二、降低输电损耗的两个途径
①减小材料的电阻率ρ（由表数据可知，银的电阻率最小，但价格昂贵，一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料）
②减小输电线的长度 L（考虑实际，不可行）
③增大横截面积 S （不可行，太粗不经济且架设困难）
材料 ρ / (Ω · m) 材料 ρ / (Ω · m)
银 1.6×10－8 铁 1.0×10－7
铜 1.7×10－8 锰钢合金* 4.4×10－7
铝 2.9×10－8 镍铜合金** 5.0×10－7
钨 5.3×10－8 镍铬合金*** 1.0×10－6
结论：减小材料的电阻率ρ可以减小输电线的电阻
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
2.减小输电导线中的电流
根据公式，
①减小输送功率P（在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。）
②提高输电电压U （由 可知在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的 倍。）
I r
发电站
r为输电线的等效总电阻
U
Uˊ
用户
问题：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
结论：提高输电电压U可以减小输电导线中的电流
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
通过以上两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效
因为：P损=I2r
电阻减半：
电流减半：
减少电流对降低损耗更有效
综上可知：采用提高电压方式而减少输电电流输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。
根据ΔU=IR，以上方法也可以同时减小输电线上的电压损失。
问题讨论：如何升高电压，这样的电路要如何设计？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
三、远距离输电的电路分析
电能输送的基本模型
1.电能输送的基本模型
升压变压器
降压变压器
低压输电
高压输电
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
2.输送过程示意图
3.对高压输电(输送回路)中几个电压的理解
(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。
(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。
(3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值( U＝U2－U3＝I2r=I3r=I线r)，形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
4.远距离输电过程基本关系式
功率关系：
电压关系：
电流关系：
I2＝I3＝I线
升压变压器 降压变压器
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【典型例题】(远距离输电分析)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,流入用户端的电流是I2。下列说法正确的是( )
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
答案:A
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
四、电网供电
10千伏
几百千伏
100千伏左右
10千伏左右
220伏
远距离输电过程示意图
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
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。
优点：
①降低一次能源的运输成本
②调剂不同地区电力的供需平衡
③电力的供应更加可靠，质量更高，减少断电风险
我国的电网：
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
电能的输送
输送电能的基本要求
电网供电
降低电能损耗的两个途径
高压输电的原理
基本原理
分析方法
电路中的各种关系
电网输电的原理
I r
发电站
r为输电线的等效总电阻
U
Uˊ
用户
布置作业
课堂小结
新课导入
知识讲解
随堂练习
【学以致用1】对于电能输送的以下说法，正确的是（ ）
A．输送电能的基本要求是经济实惠
B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电
C．减小输电线上电压损失的唯一方法是增大导线的横截面积
D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等
【答案】D
【解析】A．输送电能的基本要求不仅要经济实惠，还要保证质量，安全可靠，故选项A错误；B．减小输电导线上功率损失的方法是采用高压输电，但不是唯一方法，还可以减小输电线电阻的方法，故选项B错误；C．减小输电线上电压损失的方法是增大导线的横截面积，减小电阻率，采用高压输电等，增大横截面积不是唯一的方法，故选项C错误；D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等，说法正确，故选项D正确。故选D。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用2】(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电。采用高压输电的优点是( )
A.可节省输电线的材料 B.可根据需要调节交变电流的频率
C.可减小输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度
答案:AC
解析:远距离输电时往往输送的电功率一定,根据P=UI知,输送电压U越高,则输送电流 越小,根据P损=I2r知,在输电线上的功率损失一定的情况下,输电线电阻可略大些,导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料);若输电线确定,即r确定,则可减小输电线上的能量损耗,故选项A、C正确。交变电流的频率是一定的,不需调节,输电的速度就是电磁波的传播速度,故选项B、D错误。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用3】远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，通常要提高输电电压。如果保持输送的电功率不变，将输电电压变为原来的两倍，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流变为原来的2倍
B．输电线上的电流变为原来的0.25倍
C．输电线上的电压损耗变为原来的0.25倍
D．输电线上的功率损耗变为原来的0.25倍
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用4】如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压U1=500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶20，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压U4=220 V，变压器均为理想变压器。则（ ）
A．输电线上的输送电流为250A
B．输电线上损失的电压为280V
C．输电线上损失的电功率为4kW
D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3∶n4=48∶11
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
随堂练习
布置作业
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
第4节 电能输送
第三章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
输送电能的基本要求
01
降低输电损耗的两个途径
02
远距离输电的电路分析
03
电网供电
04
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。
沿海用电高峰
问题：你知道我们用的电能的主要来源吗？
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
发电站
核能
水能
太阳能
风能
转化为
电能
再输送给
普通家庭用户
企事业用户
秦山核电站
三峡水电站
内蒙古光伏发电站
新疆风力发电站
问题：从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，我们需要克服什么困难，如何克服？
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
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
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
3.经济 输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
问题2：远距离输电中，输电线的电阻能忽略吗？
问题3：输电线上有能量损失吗？如何减少电能的损耗？
问题1：上面两图有什么区别？两个相同的灯泡亮度是否相同？
~
S
~
S
模拟远距离输电
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
设输电电流为 I，输电线的电阻为 r，其示意图如下图：
I r
发电站
r为输电线的等效总电阻
U
Uˊ
用户
P
Pˊ
输电线上的功率损失为P＝I2r。
问题4：怎样计算输电线路损失的功率
问题5：如何降低功率损失？有哪些途径？
由公式可知主要通过改变输电线路中的电流和输电电线的电阻来降低功率损失，那具体方法该如何？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
1.减小输电线的电阻
根据电阻定律，
二、降低输电损耗的两个途径
①减小材料的电阻率ρ（由表数据可知，银的电阻率最小，但价格昂贵，一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料）
②减小输电线的长度 L（考虑实际，不可行）
③增大横截面积 S （不可行，太粗不经济且架设困难）
材料 ρ / (Ω · m) 材料 ρ / (Ω · m)
银 1.6×10－8 铁 1.0×10－7
铜 1.7×10－8 锰钢合金* 4.4×10－7
铝 2.9×10－8 镍铜合金** 5.0×10－7
钨 5.3×10－8 镍铬合金*** 1.0×10－6
结论：减小材料的电阻率ρ可以减小输电线的电阻
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
2.减小输电导线中的电流
根据公式，
①减小输送功率P（在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。）
②提高输电电压U （由 可知在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的 倍。）
I r
发电站
r为输电线的等效总电阻
U
Uˊ
用户
问题：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
结论：提高输电电压U可以减小输电导线中的电流
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
通过以上两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效
因为：P损=I2r
电阻减半：
电流减半：
减少电流对降低损耗更有效
综上可知：采用提高电压方式而减少输电电流输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。
根据ΔU=IR，以上方法也可以同时减小输电线上的电压损失。
问题讨论：如何升高电压，这样的电路要如何设计？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
三、远距离输电的电路分析
电能输送的基本模型
1.电能输送的基本模型
升压变压器
降压变压器
低压输电
高压输电
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
2.输送过程示意图
3.对高压输电(输送回路)中几个电压的理解
(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。
(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。
(3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值( U＝U2－U3＝I2r=I3r=I线r)，形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
4.远距离输电过程基本关系式
功率关系：
电压关系：
电流关系：
I2＝I3＝I线
升压变压器 降压变压器
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【典型例题】(远距离输电分析)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,流入用户端的电流是I2。下列说法正确的是( )
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
答案:A
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
四、电网供电
10千伏
几百千伏
100千伏左右
10千伏左右
220伏
远距离输电过程示意图
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
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。
优点：
①降低一次能源的运输成本
②调剂不同地区电力的供需平衡
③电力的供应更加可靠，质量更高，减少断电风险
我国的电网：
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
电能的输送
输送电能的基本要求
电网供电
降低电能损耗的两个途径
高压输电的原理
基本原理
分析方法
电路中的各种关系
电网输电的原理
I r
发电站
r为输电线的等效总电阻
U
Uˊ
用户
布置作业
课堂小结
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知识讲解
随堂练习
【学以致用1】对于电能输送的以下说法，正确的是（ ）
A．输送电能的基本要求是经济实惠
B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电
C．减小输电线上电压损失的唯一方法是增大导线的横截面积
D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等
【答案】D
【解析】A．输送电能的基本要求不仅要经济实惠，还要保证质量，安全可靠，故选项A错误；B．减小输电导线上功率损失的方法是采用高压输电，但不是唯一方法，还可以减小输电线电阻的方法，故选项B错误；C．减小输电线上电压损失的方法是增大导线的横截面积，减小电阻率，采用高压输电等，增大横截面积不是唯一的方法，故选项C错误；D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等，说法正确，故选项D正确。故选D。
随堂练习
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布置作业
【学以致用2】(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电。采用高压输电的优点是( )
A.可节省输电线的材料 B.可根据需要调节交变电流的频率
C.可减小输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度
答案:AC
解析:远距离输电时往往输送的电功率一定,根据P=UI知,输送电压U越高,则输送电流 越小,根据P损=I2r知,在输电线上的功率损失一定的情况下,输电线电阻可略大些,导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料);若输电线确定,即r确定,则可减小输电线上的能量损耗,故选项A、C正确。交变电流的频率是一定的,不需调节,输电的速度就是电磁波的传播速度,故选项B、D错误。
随堂练习
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知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用3】远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，通常要提高输电电压。如果保持输送的电功率不变，将输电电压变为原来的两倍，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流变为原来的2倍
B．输电线上的电流变为原来的0.25倍
C．输电线上的电压损耗变为原来的0.25倍
D．输电线上的功率损耗变为原来的0.25倍
随堂练习
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知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用4】如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压U1=500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶20，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压U4=220 V，变压器均为理想变压器。则（ ）
A．输电线上的输送电流为250A
B．输电线上损失的电压为280V
C．输电线上损失的电功率为4kW
D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3∶n4=48∶11
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
随堂练习
布置作业
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业