人教版高中物理选择性必修第二册第三章交变电流4电能的输送课件（61页ppt）

(共61张PPT)
第三章　交变电流
4. 电能的输送
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.（物理观念）
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.（科学思维）
3. 体会高压输电知识在实际问题中的应用.（科学态度与责任）
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研习任务一　降低输电损耗的两个途径
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，由能量守恒定律可知，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. 输送电能的基本要求
（1）可靠：指保证 可靠地工作，故障少.
（2）保质：保证电能的质量—— 和 稳定.
（3）经济：指输电线路建造和运行的费用 ，电能损耗 .
2. 降低输电损耗的两个途径
（1）减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小输电线的电阻，应当 选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的 .
（2）减小输电导线中的电流：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 输电电压.
供电线路　
电压　
频率　
低　
少　
横截面积　
提高　
要点　归纳
1. 输电线上的电压损失
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 大值是300 V
C
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研习任务二　电网供电
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）；
提示：（1）第一个回路：P1＝U1I1；
第三个回路：P4＝U4I4.
（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
1. 远距离输电的基本原理：在发电站内用 变压器升压，然后进行远距离输 电，在用电区域通过 变压器降到所需的电压.
2. 电网：通过网状的输电线、 ，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 .
3. 电网输电的优点
（1）降低一次能源的运输成本，获得最大的 .
（2）减小断电的风险，调剂不同地区 的平衡.
（3）合理调度电力，使 的供应更加可靠，质量更高.
升压　
降低　
变电站　
网络　
经济效益　
电力供需　
电力　
要点　归纳
1. 输电过程示意图
2. 理清三个回路
第一个回路：P1＝U1I1；
第三个回路：P4＝U4I4.
3. 高压输电过程的几个电压的区别
（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
①表示形式：输电线始端电压与末端电压的差值，即ΔU＝U2－U3＝IR；
②形成原因：输电线上的电压损失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.
4. 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
（1）求升压变压器原、副线圈匝数比；
乙
（2）设降压变压器原、副线圈匝数比为40∶1，求用户端交流电压表的示数；
答案：（2）220 V
甲
乙
（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
甲
乙
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
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
知识　构建
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课后提素养 深刻剖析 提升能力
基础　题组
A. 1∶2 500 B. 2 500∶1
C. 1∶250 D. 250∶1
B
A
A. 升压变压器副线圈电压U2降低
B. 降压变压器原线圈电压U3升高
C. 输电线消耗的功率增大
D. 发电机的输出功率不变
解析：发电机的输出电压U1不变，升压变压器匝数比不变，则副线圈电压U2不变，A 错误；当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器原线 圈电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大、输电线上的电压 损失增大，进一步导致降压变压器的输入电压U3减小，B错误，C正确；用户开启的 用电器增多，消耗的功率增大，发电机输出功率随之增大，D错误.
C
中档　题组
A. 输电线上的电流为40 A
B. 降压变压器的匝数比10∶1
C. 用户得到的功率为93.6 kW
D. 若直接输送，用户得到的功率为88 kW
AC
A. P1不变 B. U2变大
C. Pr变大 D. U4不变
C
3. （2024·山东泰安月考）高考临近，为保证高三工作正常开展，防止停电事故发 生，某中学领导班子决定购买一台应急备用发电机，要求如下：一是保证全校88间教 室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪声干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利 用已有设备和线路.为此学校决定让物理老师和兴趣小组同学先进行调查，得到以下 数据：每间教室有日光灯10盏，每盏灯功率为40 W，额定电压均为220 V；输电线上 的电阻约2 Ω，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，均视 为理想变压器，升压变压器匝数比为n1∶n2＝1∶4，降压变压器的匝数比为n3∶n4＝ 4∶1，兴趣小组同学画出示意图如图所示.
（1）两变压器之间输电线上的电流是多少？
答案：（1）40 A　
（2）购买的发电机功率P应不小于多少？
答案：（2）38 400 W
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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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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
B
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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
D
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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. 有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器的 匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω，全校共22个 班，每班有“220 V　40 W”的电灯6盏，若保证电灯全部正常发光，求：
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（1）发电机输出功率；
答案：（1）5 424 W　
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（2）发电机电动势；
答案：（2）250 V
（3）输电效率；
答案：（3）97％　
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（4）若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半？
答案：（4）否
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