人教版高中物理选择性必修第二册 第3章 第4节 电能的输送课件(共36张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 第4节 电能的输送课件(共36张PPT) |
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| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 8.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-03-25 00:00:00 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
第三章
交变电流
第四节
第三章 交变电流
电能的输送
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源的地方。但是我们国家工业、农业、居民用电大部分离发电站都很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题。
电能如何高效率的输送呢？
情境导入
请替换此图
风力发电
水力发电
核电站
输送电能的基本要求
可靠：保证供电线路可靠地工作，故障少
保质：保证电能的质量——电压和频率稳定
经济：输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
自主学习思考：阅读教材P63—P64，思考基本要求是什么？
降低输电损耗的两个途径
第一部分
降低输电损耗的两个途径
思考：能不采用这样的方法将电能从发电站输送到距离较远的用户？
发电站
长距离输电线路
用户
尝试算一算：某发电站的输出功率为20Kw，发电站的输出电压为250V，向远处用户输电线总的等效电阻为2Ω，若用如图所示的电路图供电，则导线上损失的功率为多少？损失的电压为多少？用户得到的电压和功率又是多少？
降低输电损耗的两个途径
U
P
分析：题中发电厂相当于电源，输电线的电阻和用户相当于用电器，利用电路的知识分析：
P = Pr + P用
U = Ur + U用
输电线上损失的电压和功率是没有用的是损耗的
降低输电损耗的两个途径
U
P
Pr=P损
Ur=U损
P用
U用
算一算：请同学们代入数据算出Pr、P用、Ur、U用分别是多大？
答案： Pr=12.8Kw Ur=160V P用=7.2Kw U用=90V
思考：通过计算和实验可以看出这种输电方式无论是电压还是功率输电线上的损耗都是很大的，那么如何减少损耗呢？
降低输电损耗的两个途径
实验模拟演示：输电线电阻对电能输送的影响
任务2.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
探究一
如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率恒为P，输电线路中的电流是I，两条输电线的总电阻是r(在图中把输电线电阻等效为r)。
任务1.如何用U、P、I及r表示输送到用户两端的电压U'？
降低输电损耗的两个途径
任务2.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
任务3.怎样表示输电线路中损失的功率？降低功率损失有哪些途径？
任务1.
任务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。
任务3. 输电线路中损失的功率 由此可知降低功率损失的两个途径：
①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U。
ΔU
任务2.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
探究归纳
降低输电损耗的两个途径
2.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，电流的热效应引起电功率的损失。
(2)计算式
① ② ③
R线
(3)输送功率P一定的条件下，减少输电线上功率损失的方法：
减小R线、减小输电电流I 、增大输送电压U
1.输电线上的电压损失ΔU
(1)原因：输电线上的电压损失ΔU是输电线路始端电压U与输电线路末端电压U'的差值。
(2)表达式：
ΔU
任务2.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
探究二
任务1.如何减小输电线的电阻R线 此方法方法有困难吗？
降低输电损耗的两个途径
根据R线＝ρl/S知，输电距离一定l一定，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。
根据 可知，在输送功率P与输电线电阻R线一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的1/n，输电线上的功率损失将降为原来的1/n2。提高输电电压是降低电能损耗的有效途径！
任务2.如何减小减小输电电流I
目前我国远距离输电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线已经采用500kV和750kV的超高压，西北电网甚至达到1100kV的特高压。电压越高，对输电线路和变压器要求越高，建设费用越高,对电线绝缘要求就越高，不经济,综合考虑。
降低输电损耗的两个途径
1
(多选)我国的“西电东输”工程采用了全球领先的特高压输电技术。若使输电高压从原来的U0升级为9U0特高压，下列说法中正确的是( )
A.若输送功率、输电线保持不变，则输电线上损失的电压变为原来的1/3
B.若输送功率、输电线保持不变，则输电线上损失的功率变为原来的1/81
C.若输送功率、输电线上损失的功率保持不变，相同材料、传输到相同地方所需导线的横截面积为原来的1/81
D.若输送功率、输电线上损失的功率保持不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离为原来的9倍
例1
降低输电损耗的两个途径
1
(多选)某发电站输出电功率为P，输电线的总电阻为R，则下列关于输电线上的电压损失和功率损失说法正确的是( )
A.若输电电压为U，则U损＝PR/U
B.若输电电压为U，则P损＝U2/R
C.若输电电流为I，则U损＝P/I
D.若输电电流为I，则P损＝I2R
针对练1
降低输电损耗的两个途径
1
某水电站用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户供电，其输出电功率是3×106kW。现用500kV电压输电，下列说法正确的是( )
A.输电线上输送的电流大小为2×105A
B.输电线上由电阻造成的电压损失为15kV
C.输电线上损失的电功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
D.输电线上损失的电功率为9×107kW
针对练2
电网供电
第二部分
我们日常生产、生活用电是由发电厂提供的。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。
情境导入
请替换此图
风力发电
水力发电
核电站
思考：
(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？
(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？
电网供电
问题解决
(1)发电厂发电的电压最大值由公式Em＝NωBS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)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。
发电厂
用户
升压变压器
降压变压器
电网供电
演示实验
演示实验：低压输电
电网供电
演示实验
演示实验：高压输电
电网供电
远距离高压输电
远距离高压输电过程示意图
电网供电
探究三
推导：在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？
功率关系：
P1=P2 P3=P4 P2= P+P3
U2= U+U3
电流关系：
电压关系：
I2= I3=I线
电网供电
探究三
思考讨论：在高压输电三个回路中，输电线上损失的功率 P的计算方法有几种？
电网供电
电网供电
国家电网：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。
电网供电
电网供电
我国的直流高压输电技术也很先进，新疆昌吉至安徽古泉段的1100 kV特高压直流输电工程，这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
电网供电中的分析与计算问题
2
某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。
例2
解析：画出输电示意图，已知P1=100kW, P4=95kW, U1=250V, U4=220V, P=5kW, R线=8Ω,
由 解得 I2=I3=25A
由 P1=U1I1 解得 I1=400A
由 P4=U4I4 解得
由 解得 n1:n2=1:16 n3:n4=190:11
电网供电中的分析与计算问题
2
(多选)(2025·山东潍坊高二月考)城市用电通常分为高峰和低谷，某发电站为了保证功率稳定，采用了储能站在用电低谷时将多余电能储存起来。如图所示，发电机的输出电压U1＝250V，输出功率为500kW。降压变压器的原、副线圈匝数比n3：n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220V，低谷耗电功率为88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A.用电高峰时用户端消耗的功率为500kW
B.用电低谷时，输电线上损失的功率为4kW
C.用电低谷时，储能站储存电能的功率为408kW
D.用电低谷时，升压变压器的匝数比为n1：n2＝1：46
例3
电网供电中的分析与计算问题
2
(2025·江西九江高二期末)如图为某发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为10kW，输出电压为500V，用户端电压为220V，输电线总电阻R线＝100Ω，升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶20，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是( )
A.升压变压器原线圈的电流为1A
B.输电线上损耗的功率为1000W
C.用户端的电流为45A
D.降压变压器的匝数比n3∶n4＝500∶11
针对练3
电网供电中的动态变化问题
3
(多选)(2025·安徽滁州高二月考)我国的特高压输电技术居世界第一，如图所示，发电站输出稳定的电压，经升压变压器T1升至特高压进行远距离输送，再经过降压变压器T2降压后供用户端使用，用户端电阻可分为持续用电用户电阻(设为定值电阻R1)和灵活用电用户电阻(设为可变电阻R2)，输电线电阻r不可忽略，下列说法正确的是( )
A.用电高峰期时，相当于R2变小
B.用电高峰期时，R1两端电压变大
C.在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电可以使R1两端电压更大
D.在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电会使输电线上电能损耗升高
例4
电网供电中的动态变化问题
3
(多选)(2025·云南曲靖高二期中)某同学用下图研究远距离输电，图中升压变压器和降压变压器均是理想变压器。若发电厂输出电压不变。当开关S由2改接为1时，通过调节变阻箱R2阻值使发电厂输出功率也不变，则( )
A.电压表读数变大
B.电流表读数变大
C.用户得到的功率减小
D.输电线损失的功率减小
针对练4
课堂回眸
第三章
交变电流
第四节
第三章 交变电流
电能的输送
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源的地方。但是我们国家工业、农业、居民用电大部分离发电站都很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题。
电能如何高效率的输送呢？
情境导入
请替换此图
风力发电
水力发电
核电站
输送电能的基本要求
可靠：保证供电线路可靠地工作，故障少
保质：保证电能的质量——电压和频率稳定
经济：输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
自主学习思考：阅读教材P63—P64，思考基本要求是什么？
降低输电损耗的两个途径
第一部分
降低输电损耗的两个途径
思考：能不采用这样的方法将电能从发电站输送到距离较远的用户？
发电站
长距离输电线路
用户
尝试算一算：某发电站的输出功率为20Kw，发电站的输出电压为250V，向远处用户输电线总的等效电阻为2Ω，若用如图所示的电路图供电，则导线上损失的功率为多少？损失的电压为多少？用户得到的电压和功率又是多少？
降低输电损耗的两个途径
U
P
分析：题中发电厂相当于电源，输电线的电阻和用户相当于用电器，利用电路的知识分析：
P = Pr + P用
U = Ur + U用
输电线上损失的电压和功率是没有用的是损耗的
降低输电损耗的两个途径
U
P
Pr=P损
Ur=U损
P用
U用
算一算：请同学们代入数据算出Pr、P用、Ur、U用分别是多大？
答案： Pr=12.8Kw Ur=160V P用=7.2Kw U用=90V
思考：通过计算和实验可以看出这种输电方式无论是电压还是功率输电线上的损耗都是很大的，那么如何减少损耗呢？
降低输电损耗的两个途径
实验模拟演示：输电线电阻对电能输送的影响
任务2.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
探究一
如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率恒为P，输电线路中的电流是I，两条输电线的总电阻是r(在图中把输电线电阻等效为r)。
任务1.如何用U、P、I及r表示输送到用户两端的电压U'？
降低输电损耗的两个途径
任务2.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
任务3.怎样表示输电线路中损失的功率？降低功率损失有哪些途径？
任务1.
任务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。
任务3. 输电线路中损失的功率 由此可知降低功率损失的两个途径：
①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U。
ΔU
任务2.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
探究归纳
降低输电损耗的两个途径
2.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，电流的热效应引起电功率的损失。
(2)计算式
① ② ③
R线
(3)输送功率P一定的条件下，减少输电线上功率损失的方法：
减小R线、减小输电电流I 、增大输送电压U
1.输电线上的电压损失ΔU
(1)原因：输电线上的电压损失ΔU是输电线路始端电压U与输电线路末端电压U'的差值。
(2)表达式：
ΔU
任务2.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？
探究二
任务1.如何减小输电线的电阻R线 此方法方法有困难吗？
降低输电损耗的两个途径
根据R线＝ρl/S知，输电距离一定l一定，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。
根据 可知，在输送功率P与输电线电阻R线一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的1/n，输电线上的功率损失将降为原来的1/n2。提高输电电压是降低电能损耗的有效途径！
任务2.如何减小减小输电电流I
目前我国远距离输电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线已经采用500kV和750kV的超高压，西北电网甚至达到1100kV的特高压。电压越高，对输电线路和变压器要求越高，建设费用越高,对电线绝缘要求就越高，不经济,综合考虑。
降低输电损耗的两个途径
1
(多选)我国的“西电东输”工程采用了全球领先的特高压输电技术。若使输电高压从原来的U0升级为9U0特高压，下列说法中正确的是( )
A.若输送功率、输电线保持不变，则输电线上损失的电压变为原来的1/3
B.若输送功率、输电线保持不变，则输电线上损失的功率变为原来的1/81
C.若输送功率、输电线上损失的功率保持不变，相同材料、传输到相同地方所需导线的横截面积为原来的1/81
D.若输送功率、输电线上损失的功率保持不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离为原来的9倍
例1
降低输电损耗的两个途径
1
(多选)某发电站输出电功率为P，输电线的总电阻为R，则下列关于输电线上的电压损失和功率损失说法正确的是( )
A.若输电电压为U，则U损＝PR/U
B.若输电电压为U，则P损＝U2/R
C.若输电电流为I，则U损＝P/I
D.若输电电流为I，则P损＝I2R
针对练1
降低输电损耗的两个途径
1
某水电站用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户供电，其输出电功率是3×106kW。现用500kV电压输电，下列说法正确的是( )
A.输电线上输送的电流大小为2×105A
B.输电线上由电阻造成的电压损失为15kV
C.输电线上损失的电功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
D.输电线上损失的电功率为9×107kW
针对练2
电网供电
第二部分
我们日常生产、生活用电是由发电厂提供的。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。
情境导入
请替换此图
风力发电
水力发电
核电站
思考：
(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？
(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？
电网供电
问题解决
(1)发电厂发电的电压最大值由公式Em＝NωBS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)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。
发电厂
用户
升压变压器
降压变压器
电网供电
演示实验
演示实验：低压输电
电网供电
演示实验
演示实验：高压输电
电网供电
远距离高压输电
远距离高压输电过程示意图
电网供电
探究三
推导：在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？
功率关系：
P1=P2 P3=P4 P2= P+P3
U2= U+U3
电流关系：
电压关系：
I2= I3=I线
电网供电
探究三
思考讨论：在高压输电三个回路中，输电线上损失的功率 P的计算方法有几种？
电网供电
电网供电
国家电网：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。
电网供电
电网供电
我国的直流高压输电技术也很先进，新疆昌吉至安徽古泉段的1100 kV特高压直流输电工程，这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
电网供电中的分析与计算问题
2
某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。
例2
解析：画出输电示意图，已知P1=100kW, P4=95kW, U1=250V, U4=220V, P=5kW, R线=8Ω,
由 解得 I2=I3=25A
由 P1=U1I1 解得 I1=400A
由 P4=U4I4 解得
由 解得 n1:n2=1:16 n3:n4=190:11
电网供电中的分析与计算问题
2
(多选)(2025·山东潍坊高二月考)城市用电通常分为高峰和低谷，某发电站为了保证功率稳定，采用了储能站在用电低谷时将多余电能储存起来。如图所示，发电机的输出电压U1＝250V，输出功率为500kW。降压变压器的原、副线圈匝数比n3：n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220V，低谷耗电功率为88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A.用电高峰时用户端消耗的功率为500kW
B.用电低谷时，输电线上损失的功率为4kW
C.用电低谷时，储能站储存电能的功率为408kW
D.用电低谷时，升压变压器的匝数比为n1：n2＝1：46
例3
电网供电中的分析与计算问题
2
(2025·江西九江高二期末)如图为某发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为10kW，输出电压为500V，用户端电压为220V，输电线总电阻R线＝100Ω，升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶20，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是( )
A.升压变压器原线圈的电流为1A
B.输电线上损耗的功率为1000W
C.用户端的电流为45A
D.降压变压器的匝数比n3∶n4＝500∶11
针对练3
电网供电中的动态变化问题
3
(多选)(2025·安徽滁州高二月考)我国的特高压输电技术居世界第一，如图所示，发电站输出稳定的电压，经升压变压器T1升至特高压进行远距离输送，再经过降压变压器T2降压后供用户端使用，用户端电阻可分为持续用电用户电阻(设为定值电阻R1)和灵活用电用户电阻(设为可变电阻R2)，输电线电阻r不可忽略，下列说法正确的是( )
A.用电高峰期时，相当于R2变小
B.用电高峰期时，R1两端电压变大
C.在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电可以使R1两端电压更大
D.在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电会使输电线上电能损耗升高
例4
电网供电中的动态变化问题
3
(多选)(2025·云南曲靖高二期中)某同学用下图研究远距离输电，图中升压变压器和降压变压器均是理想变压器。若发电厂输出电压不变。当开关S由2改接为1时，通过调节变阻箱R2阻值使发电厂输出功率也不变，则( )
A.电压表读数变大
B.电流表读数变大
C.用户得到的功率减小
D.输电线损失的功率减小
针对练4
课堂回眸