教科版高中物理选择性必修第二册第三章交流电4电能的传输课件（54页ppt）

(共54张PPT)
第三章　交流电
4.电能的传输
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核心素养：1.理解输电线上电能损失的影响因素，了解远距离高压输电的原理. 2.体 会降低输电损耗的两个途径，能分析、计算高压输电的损耗情况. 3.体会高压输电知 识在实际问题中的应用.
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研习任务一　电能传输中的电压损失和电能损耗
合作　讨论
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）用户两端的电压是多大？
（2）用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？
提示：（2）不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电 线上损失的电能之和.
（3）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？
教材　认知
1. 输电线上的电压损失
U－U'　
研习　经典
A. 输电线上功率损失为5 kW
B. 用户端得到的电压为220 V
C. 若用11 kV电压输电，则升压变压器的匝数比为1∶50
D. 若用11 kV电压输电，输电线上电压损失为1 V，则用户端可直接接入用电器
C
名师点评
　　远距离输电的能量损耗主要来自输电导线，减小输电损耗就是减小输电线上的损 耗，所以弄清楚流过输电线的电流和加在输电线上的电压是关键.
对应　训练
A. 输电线路中的电流为20 A
B. 发电机的实际输出电压为300 V
C. 在输电线路上损失的电功率为8 kW
D. 如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流，则其输出电压最 大值约为300 V
C
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研习任务二　远距离输电系统
合作　讨论
某发电站向远处输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？
教材　认知
2. 低压线路、高压线路、超高压线路和特高压线路
（1）我国家庭用户电压为220 V，称为低压线路，一般输电距离都控制在几百米范围 内，输送功率在100 kW以内.
（2）输电距离在20 km以内的输电电压一般用35 kV，这就是高压线路.
（3）输送功率在10万kW以上，输电距离超过500 km时，输电电压往往超过220 kV， 这称为超高压线路.1 000 kV以上电压等级，称为特高压.
升压　
降压　
3. 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，形成全国 性或地区性的输电网络.
4. 电网输电的优点
（1）降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益.
（2）减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡.
（3）合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高.
5. 解决远距离高压输电问题的基本方法
（1）首先应画出远距离输电的电路图（如图），并将已知量和待求量写在电路图的 相应位置.
（2）理清三个回路
第一个回路：P1＝U1I1；
第三个回路：P4＝U4I4.
（3）输电过程的几个基本关系
①功率关系：P1＝P2、P2＝ΔP＋P3、P3＝P4.
⑥输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3.
研习　经典
[典例2]　如图甲所示为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导 线电阻为4 Ω，远距离输电线的输送电流为100 A，若升压变压器的输入电压如图乙所 示，输入功率为960 kW，在用户端起点接有交流电压表.
　
甲 乙
（1）求升压变压器原、副线圈匝数比；
答案：（1）1∶40　
乙
（2）设降压变压器原、副线圈匝数比40∶1，求用户端交流电压表的示数；
答案：（2）220 V　
（3）若用户端全是照明用电，能使多少盏“220 V　20 W”的节能灯正常发光？
答案：（3）4.4×104盏
名师点评
　　研究远距离输电问题需要抓住下面四个关键：
（1）画出一个模型——远距离输电模型图.
（2）抓住输电两端——电源和用电器.
（3）分析一条导线——输电导线.
（4）研究两次变压——升压和降压.
对应　训练
2. （多选）如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器.升压变压器T1 的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10.在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电 线的总电阻为2r＝2 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2 的“用电设备”两端的电压为U4＝200 V，且“用电设备”消耗的电功率为10 kW， 不考虑其他因素的影响，则（　 　）
B. T2的原线圈两端的电压为2 000 V
C. 输电线上损失的电功率为100 W
D. T1原线圈输入的电功率为10.1 kW
AB
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研习任务三　直流输电
教材　认知
电感　
直流输电　
整流设备　
逆变器　
换流
[典例3]　（多选）在远距离输电技术上，中国1 100 kV特高压直流输电工程是目前世 界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程.输 电线路流程可简化为：
AD
研习　经典
A. 直流电输电线路上的电流为5×103 A
B. 直流电输电线路上损失的电压为100 kV
C. 降压变压器的输出功率是4.5×109 W
D. 保持输送功率不变，若将1 100 kV直流输电降为550 kV直流输电，受端获得功率 将比原来减少7.5×108 W
A. 输送电功率为1.2×1010 W
B. 降压变压器匝数比为11∶5
C. 直流输电线的总电阻为10 Ω，损失的电压为40 kV
D. 若保持输送电功率不变，改用550 kV输电，直流输电线上损失的功率为12.8×108 W
C
对应　训练
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课时作业（十二）
[基础训练]
A. 输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
B. 减小输电导线上功率损失的唯一方法是要采用高压输电
C. 增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失
D. 实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经 济条件等
解析：输送电能的基本要求是可靠、保质、经济.减小输电线上的功率损失可采用高 压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济.实际输电时，应 综合考虑各种因素.故选B.
B
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C. 输电电压为4U D. 输电电流为4I
A
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A. 超高压输电电流更大
B. 超高压输电频率更高
C. 超高压输电电能损耗会更多
D. 电能损耗相同的情况下，超高压输电线横截面积可以更小
D
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A. 升压变压器的输出电压增大
B. 降压变压器的输出电压增大
C. 输电线上损耗的功率增大
D. 输电线上损耗的功率占总输送功率的比例减小
C
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A. 傍晚时分，用电器个数增多，输电线上损耗的电压变大
B. 夜深人静时，用电器个数减少，输电线上损耗的功率变大
C. 想要减小输电线上电能的损耗，可以换细一点的输电线
D. 想要减小输电线上电能的损耗，可以把铜质输电线换成镍铜合金线
A
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解析：傍晚时分，用电器个数增多，输电线上的电流增大，则输电线上损耗的电压变 大，选项A正确；夜深人静时，用电器个数减少，输电线上的电流减小，则输电线损 耗的功率变小，选项B错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻， 即增加输电线的横截面积，即可以换粗一点的输电线，选项C错误；想要减小输电线 上电能的损耗，要减小输电线的电阻，把铜质输电线换成镍铜合金线，电阻变得更 大，输电线的电能损耗更大，选项D错误.
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A. 25∶1 B. 50∶1
C. 100∶1 D. 400∶3
C
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甲 乙
C. 降压变压器的原线圈的输入功率P3＝47 000 W
D. 降压变压器的原线圈的输入功率P3＝48 000 W
C
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[能力提升]
A. 升压变压器的输入电压和用户得到的电压相等
B. 发电厂的输出功率不随用户电阻的变化而变化
C. 如果k值变大，其他参数不变，用户得到的电压增大
D. 如果用户电阻R增大，输电线上损失的功率可能增大
C
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D. 输电线上损失的电能不变
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D
A. 当用户的用电器增多时，U2减小，U4变大
B. 当用户的用电器增多时，P1变大，P3减小
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A. 发电机的输出电流为250 A
B. n1∶n2＝2∶25
C. n3∶n4＝230∶9
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12. 光伏发电具有无污染、可再生、不受地形限制的优点，是国家重点推广项目.目 前，黄冈各地都在积极兴建光伏发电项目.若某县有一座小型光伏发电站，该发电站 的输出功率为1×105 W.
（1）按平均每天照射5 h计，该发电站一年（按360天计算）能输出多少电能？（计 算结果保留3位有效数字）　　　
答案：（1）6.48×1011 J　
解析：（1）一年能输出总的电能E＝Pt＝1×105×5×3 600×360 J＝6.48×1011 J.
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（2）若该发电站的输出电压为250 V，现准备横跨该县向另一边某村输电.所用输电 线的总电阻为10 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的4％， 求升压变压器匝数比.
答案：（2）1∶20
解析：（2）输电示意图如图所示
由题意可得，输电线损失功率ΔP＝P×4％＝4 000 W
由P＝U1I1可得I1＝400 A
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