2018_2019学年高中物理第二章交变电流6电能的输送课件教科版选修.pptx

6 电能的输送,第二章 交变电流,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关. 2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理. 3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题,一、降低输电损耗的两个途径,答案,如图1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)远距离大功率输电面临的困难是什么？,答案 在输电线上有功率损失和电压损失,知识探究,导学探究,图1,答案,(2)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？,答案 由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因 功率损失表达式：PI2r P2 U2 r，所以降低输电损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r；减小输电电流I，即提高输送电压U.,减小输电线损耗的方法： (1)电压损失：输电线始端电压U与末端电压U的差值U. (2)功率损失：电流的热效应引起功率损失P. (3)减少电压、功率损失的方法： 减小电阻：由R l S 可知，距离l一定时，使用电阻率的材料，导体横截面积可减小电阻 提高输送电压：由PUI可知，当输送功率一定时，电压可以减小电流，即采用高压输电,知识梳理,UU,答案,IR,I2R,小,增大,升高,(多选)远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)( ) A.功率损失是原来的 1 n B.功率损失是原来的 1 n2 C.电压损失是原来的 1 n D.电压损失是原来的n倍,即学即用,解析答案,答案 BC,二、远距离输电电路中的各种关系,某发电站向远处送电的示意图如图2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.,导学探究,图2,(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).,答案,答案 第一个回路：P1U1I1 第二个回路：U2UU3，P2PP3I线 RP3 第三个回路：P4U4I4,2,(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？,答案,如图3所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为125,即学即用,图3,(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；,解析答案,即学即用,答案 6 250 V 16 A,(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.,解析答案,即学即用,因为UU2U3I2R线 所以U3U2I2R线6 000 V 答案 15.625 6 000 V,返回,例1 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？,一、输电线上功率损失的计算,典例精析,解析答案,答案 2 500 A,(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？,解析答案,解析 输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W,(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？,解析答案,方法提炼,输电线上损失的功率PI22r1 0002210 W2107 W,方法提炼,关于输电线路上的功率损失的计算，主要考虑因输电线电阻的存在而发热造成的损失. (1)在输送功率P一定，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，据P损R线知，输电线路上的功率损失将降为原来的 1 n2 . (2)若已知输电线上的电压损失为U(始端电压U跟末端电压U的差值UUU)，则功率损失也可表示为PUI线 U2 R线 .,例2 发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的总电阻为0.2 ，如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户，则： (1)画出全过程的线路示意图；,二、远距离输电问题,解析答案,解析 示意图如图所示,答案 见解析图,(2)求用户得到的电压和功率；,解析答案,解析 升压变压器的输出电压,解析答案,输电线路上的电压损失和功率损失分别为 URI2R200.2 V4 V,降压变压器上的输入电流和输入电压分别为I3I220 A U3U2UR2 200 V4 V2 196 V,降压变压器上的输出电压和输出电流分别为,用户得到的功率为P4I4U4200219.6 W4.392104 W,答案 219.6 V 4.392104 W,(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率.,解析答案,归纳总结,返回,解析 若不采用高压输电，用220 V低压直接供电时，电路如图所示，,解析答案,归纳总结,URIR2000.2 V40 V 所以用户得到的电压为 U4U1UR220 V40 V180 V 用户得到的功率为P4IU4200180 W3.6104 W,答案 180 V 3.6104 W,归纳总结,归纳总结,1.解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图4所示，并在电路相应的位置标出已知量和待求量.,图4,归纳总结,2.以变压器为界将整个电路划分为三个独立的回路，每个回路都可以用欧姆定律、串并联电路的特点和电功、电功率的公式等进行计算(联系各回路的桥梁是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率和输出功率的关系). 3.高压输电的基本关系式 (1)功率关系 P1P2，P3P4，P2P线P3.,归纳总结,(2)电压、电流关系,U2U线U3，I2I3I线. (3)输电电流,(4)输电导线上损失的电功率,返回,1.中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( ),达标检测,1,2,3,解析答案,答案 A,1,2,3,解析答案,2.(多选)在如图5所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( ),1,2,3,图5,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功率的比例增大,解析答案,解析 发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A错误； 随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(UIR)增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误； 随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(PI2R)增大，选项C正确；,1,2,3,答案 CD,1,2,3,3.图6为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈