高中物理(新教材)選修二課件3：3-4-電能的輸送 人教版

第三章交變電流4電能的輸送我國很多發(fā)電廠建在能源聚集的西部地區(qū)，而用電量大的城市多在東部沿海地區(qū)。從發(fā)電廠到用電量大的區(qū)域的遠(yuǎn)距離輸電中，如何減少電能的損耗?新課導(dǎo)入一、輸送電能①可靠：保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電②保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量（電壓和頻率穩(wěn)定）③經(jīng)濟(jì)：輸電線路建造和運(yùn)行的成本低，電能損耗小便于遠(yuǎn)距離輸送1.電能的優(yōu)點(diǎn)：2.輸送電能的基本要求：課堂探究二、降低輸電損耗的兩個途徑U用rUI發(fā)電廠~用戶串聯(lián)分壓：1.功率和電壓損失U損U=U損+U用U損=Ir電壓損失：PP損P用能量守恒：P=P損+P用功率損失：P損=I2r注意：每根導(dǎo)線的電阻為r，則：U損=2Ir，P損=2I2r。2.降低輸電損耗的兩個途徑P損＝I2r途徑一：減少輸電線的電阻rU用rUI發(fā)電廠~用戶U損PP損P用途徑二：減少輸電線的電流I①減小材料的電阻率ρ：用銅或鋁②減小輸電線的長度L：③可適當(dāng)增大導(dǎo)線橫截面積S：途徑一：減少輸電線的電阻r不可行有一定限度途徑二：減少輸電線的電流I假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導(dǎo)線的總電阻是r。在圖中導(dǎo)線的電阻集中畫為一個電阻r。1.怎樣計(jì)算輸電線路損失的功率?思考與討論P(yáng)損=I2r2.在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一?在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半線路上損失的功率減為原來的幾分之一?電阻減半：電流減半：途徑二：減少輸電線的電流I假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導(dǎo)線的總電阻是r。在圖中導(dǎo)線的電阻集中畫為一個電阻r。1.怎樣計(jì)算輸電線路損失的功率?思考與討論P(yáng)損=I2r2.在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一?在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半線路上損失的功率減為原來的幾分之一?電阻減半：電流減半：電阻減半：電流減半：3.通過第2步的兩項(xiàng)計(jì)算，你認(rèn)為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效?減少電流對降低損耗更有效4.怎樣計(jì)算用戶消耗的功率P?P=P損+P用P用=P-P損P用=UI-I2r5.在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流?要想在用戶得到的功率不變的前提下降低電流I，那就要提高輸送電壓U。3.高壓輸電P用=UI-I2rP損=I2rP=UI，P損變?yōu)?/n2。U

提高n倍，I

降低為1/n，P不變高壓，可以擊穿塑料10千伏幾百千伏100千伏左右10千伏左右220伏三、電網(wǎng)供電發(fā)電機(jī)和變壓器∶決定電壓用戶∶決定功率和電流缺陷：產(chǎn)能浪費(fèi)1.一對一供電優(yōu)點(diǎn)：合理調(diào)度電力，減少斷電風(fēng)險(xiǎn)我國的電網(wǎng)：國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。2.電網(wǎng)供電四、輸電線路中的參量關(guān)系1.電壓關(guān)系①升壓變壓器：

②降壓變壓器：③傳輸過程：

~U1U2U3U4I1

I3I4I2n1n2n3n4P1P2P3P4rR用U損P損升壓變壓器降壓變壓器U2=U損+U3四、輸電線路中的參量關(guān)系1.電壓關(guān)系①升壓變壓器：

②降壓變壓器：③傳輸過程：

~U1U2U3U4I1

I3I4I2n1n2n3n4P1P2P3P4rR用U損P損升壓變壓器降壓變壓器U2=U損+U32.電流關(guān)系③傳輸過程：②降壓變壓器：①升壓變壓器：

I2=Ir=I33.功率關(guān)系：①升壓變壓器：

P1=P2②降壓變壓器：P3=P4③傳輸過程：P2=P損+P3

例1(多選)在遠(yuǎn)距離輸電時,輸送的電功率為P,輸送電壓為U,所用導(dǎo)線的電阻率為ρ,橫截面積為S,總長度為L,輸電線損失的電功率為P',用戶得到的電功率為P用,則下列關(guān)系式正確的是(

)

典例精析BD例2某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5×105W,輸出電壓為U=1.0×103V,假如輸電線的總電阻R=10Ω,在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%,用戶使用電壓U用戶=380V。(1)畫出輸電線路的示意圖。(標(biāo)明各部分的符號)(2)所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少?(使用的變壓器是理想變壓器)解析

(1)輸電線路示意圖如圖所示。

隨堂演練1.(多選)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線總電阻為R線,通過輸電線的電流為I,學(xué)校輸入電壓為U2,下列計(jì)算輸電線功率損耗的式子中,正確的是(

)

C.I2R線 D.I(U1-U2)解析

輸電線功率損耗P損=I2R線==IU線,其中U線=U1-U2,故B、C、D正確。

BCD2.(2020浙江卷)如圖所示,某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P=100kW,發(fā)電機(jī)的電壓U1=250V,經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電,輸電線總電阻R線=8Ω,在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220V。已知輸電線上損失的功率P線=5kW,假設(shè)兩個變壓器均是理想變壓器,下列說法正確的是(

)A.發(fā)電機(jī)輸出的電流I1=40AB.輸電線上的電流I線=625AC.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=190∶11D.用戶得到的電流I4=455A

C3.三峽電站某機(jī)組輸出的電功率為5×105kW。(1)若輸出的電壓為2×105V,則輸電線上的電流為多少?(2)某處與電站間每根輸電線的電阻為10Ω,則輸電線上損失的功率為多少?它占輸出功率的幾分之幾?(3)若將電壓升高至5×105V,輸電線上的電流為多少?輸電線上損失的功率又為多少?它占輸出功率的幾分之幾?

4.某小型水力發(fā)電站的發(fā)電輸出功率為5×104W,發(fā)電機(jī)的輸出電壓為250V,輸電線總電阻R線=5Ω。為了使輸電線上損失的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的4%,必須采用遠(yuǎn)距離高壓輸電的方法,在發(fā)電機(jī)處安裝升壓變壓器,而在用戶處安裝降壓變壓器。設(shè)用戶所需電壓為220V,不計(jì)變壓器的能量損失。求:(1)輸電線上的電流。(2)升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。(3)可供多少盞“220V

40W”的白熾燈正常工作?

備用工具&資料3.三峽電站某機(jī)組輸出的電功率為5×105kW。(1)若輸出的電壓為2×105V,則輸電線上的電流為多少?(2)某處與電站間每根輸電線的電阻為10Ω,則輸電線上損失的功率為多少?它占輸出功率的幾分之幾?(3)若將電壓升高至5×105V,輸電線上的電流為多少?輸電線上損失的功率又為多少?它占輸出功率的幾分之幾?

隨堂演練1.(多選)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線總電阻為R線,通過輸電線的電流為I,學(xué)校輸入電壓為U2,下列計(jì)算輸電線功率損耗的式子中,正確的是(

)

C.I2R線 D.I(U1-U2)解析

輸電線功率損耗P損=I2R線==IU線,其中U線=U1-U2,故B、C、D正確。

BCD二、降低輸電損耗的兩個途徑U用rUI發(fā)電廠~用戶串聯(lián)分壓：1.功率和電壓損失U損U=U損+U用U損=Ir電壓損失：PP損P用能量守恒：P=P損+P用功率損失：P損=I2r注意：每根導(dǎo)線的電阻為r，則：U損=2Ir，P損=2I2r。2.降低輸電損耗的兩個途徑P損＝I2r途徑一：減少輸電線的電阻rU用rUI發(fā)電廠~用戶U損PP損P用途徑二：減少輸電線的電流I途徑二：減少輸電線的電流I假定輸電線路中的