人教版高中物理选择性必修第二册第3章交变电流第4节电能的输送课件（35页PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选择性必修第二册第3章交变电流第4节电能的输送课件（35页PPT） |
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| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-02-04 00:00:00 | ||
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文档简介
(共35张PPT)
第三章 交变电流
第4节 电能的输送
1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关。
2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算。
3.了解交变电流从发电站到用户的输电过程。
学习任务一 降低输电损耗的两个途径
教材新知梳理
1. 输送电能的基本要求
（1）可靠：指保证供电线路可靠地工作， 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 。
故障
电压
频率
低
少
3. 输电线上的功率损失ΔP
（1）原因：输电线有电阻R线，电流I流过输电线时，电流的 效应引起 电功率的损失。
热
4. 减少电压损失和功率损失的方法
电阻率ρ
横截面积S
5. 高压输电
（1）现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离输电采用的电压有 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已采用500 kV和750 kV的超高压，西北 电网甚至达到1 100 kV的特高压。
（2）输电电压并不是越高越好。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。
（3）实际输送电能时，要综合考虑输送功率的大小、距离的远近、技术和 经济等要求，选择合适的输电电压。
关键核心突破
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）输送到用户两端的电压U'与U、P、I及r之间有哪些关系式？
（2）用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
（2）不相等。由于输电线有电阻，有一部分电能转化为电热损耗掉了。
（3）功率损失的表达式是什么？降低功率损失有哪些途径？
D. 由P＝IU得，输电线上损失的电功率为2P0
B
【典例2】三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦。
（1）若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
（1）2 500 A
解析：（1）由P＝UI得
（2）在（1）情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10 Ω，则两根输电 线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？
解析：（2）输电线上损失的功率
ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108 W，
损失功率与输出功率之比为
（3）若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？某处与电站间 每根输电线的电阻仍为10 Ω，两根输电线上损失的功率又为多少？它与输出 功率的比值是多少？
解析：（3）将输出电压升高至50万伏时，
输电线上损失的功率
ΔP'＝I'2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107 W，
损失功率与输出功率之比为
学习任务二 电网供电及远距离高压输电过程的分析与计算
教材新知梳理
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。
升压
降压
变电站
网络
4. 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）厘清三个回路
回路1：P1＝U1I1。
回路3：P4＝U4I4。
（3）常用关系
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。
关键核心突破
我们的日常生产、生活用电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源， 火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电 的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又 不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题：
（1）火力发电厂或水电站发电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电 压？
（1）发电厂发电的电压最大值由公式Em＝NBSω决定，因机械制造等因素，电压不会很高，通常借助变压器将低电压变为高电压。
（2）大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目 的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？
（2）在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电 压。
【典例3】发电机两端的电压为220 V，输出功率为44 kW，输电线的总电阻 为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压，经输电线 后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，两个变压 器均为理想变压器。
（1）画出全过程的线路示意图；
（1）见解析图
解析：（1）线路示意图如图所示：
（2）求用户得到的电压和功率；
（2）219.6 V 4.392×104 W
所以降压变压器原线圈的输入电压和电流分别为
U3＝U2－U损＝2 200 V－4 V＝2 196 V，
I3＝I2＝20 A，
（3）若不经过变压而直接送给用户，求用户得到的电压和功率。
（3）180 V 3.6×104 W
解析： （3）若直接给用户供电，
线路示意图如图所示
输电线路上的电压损失
ΔU'＝I'R线＝200×0.2 V＝40 V，
所以用户得到的电压
U2'＝U1－ΔU'＝220 V－40 V＝180 V，
用户得到的功率为
P'＝U2'I'＝180×200 W＝3.6×104 W。
AC
B. 输电线上损失的电压为U1－U
D. 输电线路上损失的电功率为I1U
A. U＝Ir B. P＝IU
C. P＝I2r
解析：输电线上的电压损失为ΔU＝Ir，不等于输电电压，A错误；输电线上 的功率损失为P＝I2r，C正确，B、D错误。
C
1
2
3
4
A. 1∶100 B. 1∶10 C. 100∶1 D. 10∶1
D
1
2
3
4
A. 输电线上的损失功率为300 W
B. 升压变压器的匝数比为1∶100
C. 降压变压器的输入电压为4 970 V
D. 降压变压器的匝数比为100∶1
AC
1
2
3
4
1
2
3
4
4. 有一台内阻为1 Ω的发电机，为一个学校提供照明用电，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”的灯6盏，若保证全部电灯正常 发光，则：
（1）发电机的输出功率为多大？
（1）5 424 W
1
2
3
4
（2）发电机的电动势为多大？
（2）250 V
1
2
3
4
（3）输电线损耗的电功率为多大？
（3）144 W
（4）输电效率是多少？
（4）97.3％
1
2
3
4
（5）若使电灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？
（5）见解析
1
2
3
4
第三章 交变电流
第4节 电能的输送
1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关。
2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算。
3.了解交变电流从发电站到用户的输电过程。
学习任务一 降低输电损耗的两个途径
教材新知梳理
1. 输送电能的基本要求
（1）可靠：指保证供电线路可靠地工作， 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 。
故障
电压
频率
低
少
3. 输电线上的功率损失ΔP
（1）原因：输电线有电阻R线，电流I流过输电线时，电流的 效应引起 电功率的损失。
热
4. 减少电压损失和功率损失的方法
电阻率ρ
横截面积S
5. 高压输电
（1）现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离输电采用的电压有 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已采用500 kV和750 kV的超高压，西北 电网甚至达到1 100 kV的特高压。
（2）输电电压并不是越高越好。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。
（3）实际输送电能时，要综合考虑输送功率的大小、距离的远近、技术和 经济等要求，选择合适的输电电压。
关键核心突破
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）输送到用户两端的电压U'与U、P、I及r之间有哪些关系式？
（2）用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
（2）不相等。由于输电线有电阻，有一部分电能转化为电热损耗掉了。
（3）功率损失的表达式是什么？降低功率损失有哪些途径？
D. 由P＝IU得，输电线上损失的电功率为2P0
B
【典例2】三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦。
（1）若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
（1）2 500 A
解析：（1）由P＝UI得
（2）在（1）情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10 Ω，则两根输电 线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？
解析：（2）输电线上损失的功率
ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108 W，
损失功率与输出功率之比为
（3）若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？某处与电站间 每根输电线的电阻仍为10 Ω，两根输电线上损失的功率又为多少？它与输出 功率的比值是多少？
解析：（3）将输出电压升高至50万伏时，
输电线上损失的功率
ΔP'＝I'2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107 W，
损失功率与输出功率之比为
学习任务二 电网供电及远距离高压输电过程的分析与计算
教材新知梳理
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。
升压
降压
变电站
网络
4. 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）厘清三个回路
回路1：P1＝U1I1。
回路3：P4＝U4I4。
（3）常用关系
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。
关键核心突破
我们的日常生产、生活用电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源， 火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电 的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又 不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题：
（1）火力发电厂或水电站发电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电 压？
（1）发电厂发电的电压最大值由公式Em＝NBSω决定，因机械制造等因素，电压不会很高，通常借助变压器将低电压变为高电压。
（2）大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目 的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？
（2）在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电 压。
【典例3】发电机两端的电压为220 V，输出功率为44 kW，输电线的总电阻 为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压，经输电线 后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，两个变压 器均为理想变压器。
（1）画出全过程的线路示意图；
（1）见解析图
解析：（1）线路示意图如图所示：
（2）求用户得到的电压和功率；
（2）219.6 V 4.392×104 W
所以降压变压器原线圈的输入电压和电流分别为
U3＝U2－U损＝2 200 V－4 V＝2 196 V，
I3＝I2＝20 A，
（3）若不经过变压而直接送给用户，求用户得到的电压和功率。
（3）180 V 3.6×104 W
解析： （3）若直接给用户供电，
线路示意图如图所示
输电线路上的电压损失
ΔU'＝I'R线＝200×0.2 V＝40 V，
所以用户得到的电压
U2'＝U1－ΔU'＝220 V－40 V＝180 V，
用户得到的功率为
P'＝U2'I'＝180×200 W＝3.6×104 W。
AC
B. 输电线上损失的电压为U1－U
D. 输电线路上损失的电功率为I1U
A. U＝Ir B. P＝IU
C. P＝I2r
解析：输电线上的电压损失为ΔU＝Ir，不等于输电电压，A错误；输电线上 的功率损失为P＝I2r，C正确，B、D错误。
C
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A. 1∶100 B. 1∶10 C. 100∶1 D. 10∶1
D
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A. 输电线上的损失功率为300 W
B. 升压变压器的匝数比为1∶100
C. 降压变压器的输入电压为4 970 V
D. 降压变压器的匝数比为100∶1
AC
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4. 有一台内阻为1 Ω的发电机，为一个学校提供照明用电，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”的灯6盏，若保证全部电灯正常 发光，则：
（1）发电机的输出功率为多大？
（1）5 424 W
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（2）发电机的电动势为多大？
（2）250 V
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（3）输电线损耗的电功率为多大？
（3）144 W
（4）输电效率是多少？
（4）97.3％
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（5）若使电灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？
（5）见解析
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