5.5 远距离输电— 人教版高中物理选修3-2课件（机构用）(共41张PPT)
文档属性
| 名称 | 5.5 远距离输电— 人教版高中物理选修3-2课件（机构用）(共41张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 36.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-27 08:10:20 | ||
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文档简介
(共41张PPT)
高中物理课程
——
5.5
远距离输电
录
目
前情回顾
01
要点解析
02
题型演练
03
课程总结
04
课后作业
05
节
章
前情回顾
Part
One
电感对交流电的影响
电感对交变电流阻碍作用的大小叫做
影响感抗大小的因素：
低频扼流圈：
高频扼流圈：
电容对交流电的影响
电容对交变电流阻碍作用的大小叫做
影响容抗大小的因素：
隔直电容：
旁路电容：
自感系数L和交流电频率f
通直流、阻交流
通低频、阻高频
容抗
电容器的电容C和交流电的频率f
通交流、隔直流
通高频、阻低频
感抗
前情回顾
越大，对交流电的阻碍作用越强
越小，对交流电的阻碍作用越弱
从公式的角度分析，增大交流电的频率，电感对交流电的阻碍作用如何变化？
↑
↑
阻碍作用变强
电流变小
前情回顾
从公式的角度分析，增大交流电的频率，电容对交流电的阻碍作用如何变化？
越大，对交流电的阻碍作用越强
越小，对交流电的阻碍作用越弱
↑
↓
阻碍作用变弱
电流变大
前情回顾
课后作业讲评
ACD
AB
【作1】（多选）在电工学和电子技术中，使用的扼流圈是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的。通常有两种扼流圈：高频扼流圈和低频扼流圈。两种扼流圈相比较，下列说法中不正确的有（
）
A.
高频扼流圈的自感系数大
B.
低频扼流圈的自感系数大
C.
二者的自感系数一样大
D.
高频扼流圈作用是通直流阻交流，低频扼流圈的作用是通低频阻高频
【作2】（多选）关于电感器和电容器对交变电流的阻碍作用，下列说法中正确的是
（
）
A.
线圈的自感系数越大，感抗就越大
B.
通过线圈的交流电频率越高，线圈的感抗就越大
C.
电容器的电容越大，容抗就越大
D.
“通过”电容器的交流电频率越高，电容器的容抗就越大
课后作业讲评
C
【作3】如图为长虹电视机电源部分的滤波电路，从输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，下列关于其工作原理及各电容和电感作用的说法，正确的是
（
）
A.
由于电容C1的“通直流、隔交流”的功能，电流中的交流成分被衰减
B.
线圈L有“通交流、阻直流”的功能，直流成分和一小部分交流通过L
C.
由于电容C2的“通交流、隔直流”的功能，C2进一步滤除电流中残余的交流成分
D.
输出端输出较稳定的交流电，这个交流电供电视机内芯正常工作
节
章
要点解析
Part
Two
降低输电损耗的两个途径
理解发电厂发出的电压和用户获得电压的关系
理解在不同功率下，在传输过程中损耗的电压不同
理解在同样功率下，导线电阻越小，电压越高，损耗电压越小
输电模型中的电压问题
降低输电损耗的两个途径
研究发电功率、导线损耗功率和用户获得功率的关系?
研究减小损耗功率的方法
输电模型中的功率问题
发电站
远距离
用户(负载）
能源丰富
有利开发
能源缺乏
用电量大
输送电能的基本要求是：
可靠:保证供电线路可靠地工作，少有故障
电能输送的优点：方便、节约
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的费用低，电能损耗少
电能的输送
为什么输电线上有电能损失？
由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时损失一部分电压
电能的输送
假定输电线路中的电流是
I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是
r。在下图中导线的电阻集中画为一个电阻
r
则输电线上的功率损失?
降低输电能耗的两个途径
降低输电损耗的途径是什么？
由?
?
?
?
?
?
?可知：
减少输电线的电阻
减少输电线的电流
可减少功率损失
降低输电能耗的两个途径
若采用减小导线电阻的方法，在输电电流一定的情况下，应采用什么措施？
①减少输电线的长度L
可知
②增加导线的横截面积S
③减少材料的电阻率ρ
缩短距离，不可能
多种困难
选用导电性能好的材料（一般用铜或铝）
实际是由多股导线绞合而成。
中心是钢线，机械强度大；
周围是铝线，电阻小，重量轻
降低输电能耗的两个途径
若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施？（在保证用户电功率的前提下）
由电功率一定?
?
?
?
?
?，提高输电电压U，可减小输电电流
降低输电能耗的两个途径
减小导线电阻和减小导线中电流这两种方法，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？
输电线上的功率损失?
I一定的情况下，r减为原来的一半
r一定的情况下，I减为原来的一半
降低输送电能损耗的方法是减小导线中的电流，即提高输电电压
?P减小为原来的一半
?P减小为原来的四分之一
降低输电能耗的两个途径
是不是输电电压越高越好？为什么？
电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高
电压越高，对变压器的要求也相应提高
实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率的大小，距离的远近、技术和经济要求等，依照不同情况选择合适的输电电压
高压输电
了解先升压、再降压的远距离输电模型
理解模型中电压和电流的计算方法
理解模型中功率由用户决定的特点
更具体的远距离输电模型
发电站
升压变电器
高压输电线
用户
降压变电器
交流高压输电的基本环节
远距离输电过程示意图
远距离输电
简单的远距离输电电路图
升压变压器
降压变压器
远距离输电
功率关系：
电压关系：
电流关系：
远距离输电中的等量关系
在高压输电过程中的电压、功率损耗
输电电流：
输电线上电压损耗：
功率损耗:
远距离输电中的等量关系
探究远距离输电模型中用户如何影响了电路中的电压和电流
三相交流发电机简介
交流输电和直流输电比较
电网简介
将多个电厂发的电通过输电线、电站连接起来，形成全国性或地区性输电网络，这就是电网
现在，有的还与外国联网，形成国际化的电网
优点：
①减少发电设施的重复建设，降低运输成本
②可保证发电和供电的安全可靠，方便调整供需平衡
电网
交流电相对于直流电有何优点和缺点？
交流电的优点
①发电机结构简单，发电方便
②变压容易，高压输电的损耗少
交流电的缺点
①形成电容器，放电损耗电能
②发电机必须同步，否则会有损耗
电网
节
章
题型演练
Part
Three
【练1】如图为远距离输电的电路原理图，变压器均为理想变压器并标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则（
）
A.
B.
输电效率为
C.
用户的用电器的数量增多时，U3将减小
D.
用户得到的电功率可能等于电厂输出的电功率
题型演练
C
【例1】2019年7月1日，被誉为“疆电东送”高速通道的±1100千伏“新疆准东-安徽皖南”特高压直流工程正式投运，它是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。该特高压工程在全压运行前，首先试投运电压为±550千伏的双极低端直流系统，在输送功率不变的情况下，全压直流输电后因输电线上的电阻而损失的电功率减少到试投运的（
）
A.10%
B.25%
C.50%
D.75%
题型演练
B
总结：输电电压变为n倍，功率损失变为1/n2。
【练2】输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法正确的是（
）
A.
输电线上的电流变为原来的1/n
B.
输电线上的电压损耗变为原来的n倍
C.
输电线上的电功率损耗变为原来的1/n
D.
为使输电线上的电功率损耗不变，输电距离可变为原来的n倍
题型演练
A
题型演练
【例2】如图为远距离输电过程的示意图。已知某个小型发电机的输出功率为90kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为5Ω，在用户端用一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为kW(即用户得到的功率为88kW)，求:
(1)降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流
(2)输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压
(3)两个变压器各自的匝数比
题型演练
【解析】
（1）
代入数据解得：I4=400A，I23=20A
（2）
代入数据解得：ΔU=100V，n3:n4=20:1，U3=4400V，U2=4500V
（3）n1:n2=U1:U2，代入数据解得：n1:n2=1:18
总结：在图上标注后再计算。
题型演练
【练3】有一台内阻为1Ω发电机，供给一学校照明用，如图所示，升压比为1：4，降压比为4：1，输电线的总电阻R＝4Ω，全校共22个班，每班有"220V，40W"灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
题型演练
【解析】
（1）
代入数据解得：I3=24A，I2=6A，ΔP=144W，P出=5424W
（2）
代入数据解得：U2'=880V，ΔU=24V，U2=904V，U1=226V，
I1=24A，
E=250V
节
章
课程总结
Part
Four
降低输电线路损耗的有效途径是
输电过程中，输电导线上功率、电压、电流之间的关系
功率关系：
电压关系：
电流关系：
输电线上电压损耗：
功率损耗:
高压输电
小结
节
章
课后作业
Part
Five
配套教材：第26页【链接真题】第1、2题；
第27页【课后作业】第1、2、3题；
第28页【课后作业】第4题。
课后作业
大
谢
谢
家
高中物理课程
——
5.5
远距离输电
录
目
前情回顾
01
要点解析
02
题型演练
03
课程总结
04
课后作业
05
节
章
前情回顾
Part
One
电感对交流电的影响
电感对交变电流阻碍作用的大小叫做
影响感抗大小的因素：
低频扼流圈：
高频扼流圈：
电容对交流电的影响
电容对交变电流阻碍作用的大小叫做
影响容抗大小的因素：
隔直电容：
旁路电容：
自感系数L和交流电频率f
通直流、阻交流
通低频、阻高频
容抗
电容器的电容C和交流电的频率f
通交流、隔直流
通高频、阻低频
感抗
前情回顾
越大，对交流电的阻碍作用越强
越小，对交流电的阻碍作用越弱
从公式的角度分析，增大交流电的频率，电感对交流电的阻碍作用如何变化？
↑
↑
阻碍作用变强
电流变小
前情回顾
从公式的角度分析，增大交流电的频率，电容对交流电的阻碍作用如何变化？
越大，对交流电的阻碍作用越强
越小，对交流电的阻碍作用越弱
↑
↓
阻碍作用变弱
电流变大
前情回顾
课后作业讲评
ACD
AB
【作1】（多选）在电工学和电子技术中，使用的扼流圈是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的。通常有两种扼流圈：高频扼流圈和低频扼流圈。两种扼流圈相比较，下列说法中不正确的有（
）
A.
高频扼流圈的自感系数大
B.
低频扼流圈的自感系数大
C.
二者的自感系数一样大
D.
高频扼流圈作用是通直流阻交流，低频扼流圈的作用是通低频阻高频
【作2】（多选）关于电感器和电容器对交变电流的阻碍作用，下列说法中正确的是
（
）
A.
线圈的自感系数越大，感抗就越大
B.
通过线圈的交流电频率越高，线圈的感抗就越大
C.
电容器的电容越大，容抗就越大
D.
“通过”电容器的交流电频率越高，电容器的容抗就越大
课后作业讲评
C
【作3】如图为长虹电视机电源部分的滤波电路，从输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，下列关于其工作原理及各电容和电感作用的说法，正确的是
（
）
A.
由于电容C1的“通直流、隔交流”的功能，电流中的交流成分被衰减
B.
线圈L有“通交流、阻直流”的功能，直流成分和一小部分交流通过L
C.
由于电容C2的“通交流、隔直流”的功能，C2进一步滤除电流中残余的交流成分
D.
输出端输出较稳定的交流电，这个交流电供电视机内芯正常工作
节
章
要点解析
Part
Two
降低输电损耗的两个途径
理解发电厂发出的电压和用户获得电压的关系
理解在不同功率下，在传输过程中损耗的电压不同
理解在同样功率下，导线电阻越小，电压越高，损耗电压越小
输电模型中的电压问题
降低输电损耗的两个途径
研究发电功率、导线损耗功率和用户获得功率的关系?
研究减小损耗功率的方法
输电模型中的功率问题
发电站
远距离
用户(负载）
能源丰富
有利开发
能源缺乏
用电量大
输送电能的基本要求是：
可靠:保证供电线路可靠地工作，少有故障
电能输送的优点：方便、节约
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的费用低，电能损耗少
电能的输送
为什么输电线上有电能损失？
由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时损失一部分电压
电能的输送
假定输电线路中的电流是
I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是
r。在下图中导线的电阻集中画为一个电阻
r
则输电线上的功率损失?
降低输电能耗的两个途径
降低输电损耗的途径是什么？
由?
?
?
?
?
?
?可知：
减少输电线的电阻
减少输电线的电流
可减少功率损失
降低输电能耗的两个途径
若采用减小导线电阻的方法，在输电电流一定的情况下，应采用什么措施？
①减少输电线的长度L
可知
②增加导线的横截面积S
③减少材料的电阻率ρ
缩短距离，不可能
多种困难
选用导电性能好的材料（一般用铜或铝）
实际是由多股导线绞合而成。
中心是钢线，机械强度大；
周围是铝线，电阻小，重量轻
降低输电能耗的两个途径
若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施？（在保证用户电功率的前提下）
由电功率一定?
?
?
?
?
?，提高输电电压U，可减小输电电流
降低输电能耗的两个途径
减小导线电阻和减小导线中电流这两种方法，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？
输电线上的功率损失?
I一定的情况下，r减为原来的一半
r一定的情况下，I减为原来的一半
降低输送电能损耗的方法是减小导线中的电流，即提高输电电压
?P减小为原来的一半
?P减小为原来的四分之一
降低输电能耗的两个途径
是不是输电电压越高越好？为什么？
电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高
电压越高，对变压器的要求也相应提高
实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率的大小，距离的远近、技术和经济要求等，依照不同情况选择合适的输电电压
高压输电
了解先升压、再降压的远距离输电模型
理解模型中电压和电流的计算方法
理解模型中功率由用户决定的特点
更具体的远距离输电模型
发电站
升压变电器
高压输电线
用户
降压变电器
交流高压输电的基本环节
远距离输电过程示意图
远距离输电
简单的远距离输电电路图
升压变压器
降压变压器
远距离输电
功率关系：
电压关系：
电流关系：
远距离输电中的等量关系
在高压输电过程中的电压、功率损耗
输电电流：
输电线上电压损耗：
功率损耗:
远距离输电中的等量关系
探究远距离输电模型中用户如何影响了电路中的电压和电流
三相交流发电机简介
交流输电和直流输电比较
电网简介
将多个电厂发的电通过输电线、电站连接起来，形成全国性或地区性输电网络，这就是电网
现在，有的还与外国联网，形成国际化的电网
优点：
①减少发电设施的重复建设，降低运输成本
②可保证发电和供电的安全可靠，方便调整供需平衡
电网
交流电相对于直流电有何优点和缺点？
交流电的优点
①发电机结构简单，发电方便
②变压容易，高压输电的损耗少
交流电的缺点
①形成电容器，放电损耗电能
②发电机必须同步，否则会有损耗
电网
节
章
题型演练
Part
Three
【练1】如图为远距离输电的电路原理图，变压器均为理想变压器并标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则（
）
A.
B.
输电效率为
C.
用户的用电器的数量增多时，U3将减小
D.
用户得到的电功率可能等于电厂输出的电功率
题型演练
C
【例1】2019年7月1日，被誉为“疆电东送”高速通道的±1100千伏“新疆准东-安徽皖南”特高压直流工程正式投运，它是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。该特高压工程在全压运行前，首先试投运电压为±550千伏的双极低端直流系统，在输送功率不变的情况下，全压直流输电后因输电线上的电阻而损失的电功率减少到试投运的（
）
A.10%
B.25%
C.50%
D.75%
题型演练
B
总结：输电电压变为n倍，功率损失变为1/n2。
【练2】输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法正确的是（
）
A.
输电线上的电流变为原来的1/n
B.
输电线上的电压损耗变为原来的n倍
C.
输电线上的电功率损耗变为原来的1/n
D.
为使输电线上的电功率损耗不变，输电距离可变为原来的n倍
题型演练
A
题型演练
【例2】如图为远距离输电过程的示意图。已知某个小型发电机的输出功率为90kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为5Ω，在用户端用一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为kW(即用户得到的功率为88kW)，求:
(1)降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流
(2)输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压
(3)两个变压器各自的匝数比
题型演练
【解析】
（1）
代入数据解得：I4=400A，I23=20A
（2）
代入数据解得：ΔU=100V，n3:n4=20:1，U3=4400V，U2=4500V
（3）n1:n2=U1:U2，代入数据解得：n1:n2=1:18
总结：在图上标注后再计算。
题型演练
【练3】有一台内阻为1Ω发电机，供给一学校照明用，如图所示，升压比为1：4，降压比为4：1，输电线的总电阻R＝4Ω，全校共22个班，每班有"220V，40W"灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
题型演练
【解析】
（1）
代入数据解得：I3=24A，I2=6A，ΔP=144W，P出=5424W
（2）
代入数据解得：U2'=880V，ΔU=24V，U2=904V，U1=226V，
I1=24A，
E=250V
节
章
课程总结
Part
Four
降低输电线路损耗的有效途径是
输电过程中，输电导线上功率、电压、电流之间的关系
功率关系：
电压关系：
电流关系：
输电线上电压损耗：
功率损耗:
高压输电
小结
节
章
课后作业
Part
Five
配套教材：第26页【链接真题】第1、2题；
第27页【课后作业】第1、2、3题；
第28页【课后作业】第4题。
课后作业
大
谢
谢
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