高中物理 第2章 第7节 电能的输送课件 教科版选修32.ppt

第二章 交变电流 目标定位 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 学案7电能的输送 知识探究 自我检测 如图1所示 假定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 输送功率为p 发电厂输出的电压为u 那么 一 电能输送中的电压损失和电能损耗 知识探究 问题设计 图1 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 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 降低输电损耗的两个途径是什么 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 功率损耗表达式 p损 i2r 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 3 为什么远距离输电必须用高压呢 答案因为发电厂的输出功率p是一定的 由p ui知 要减小输电电流i 必须提高输出电压u 要点提炼 输电线上的电压损失和功率损耗 设输电线上电阻为r 电流为i 1 电压损失输电线始端电压u与输电线末端电压u 的差值 u损 u u ir 2 功率损耗 1 远距离输电时 输电线有电阻 电流的热效应引起功率损耗 损耗的功率p损 i2r 2 若输电线上损失的电压为u损 则功率损耗还可以表示为p损 p损 u损 i 3 减小电压损失和功率损耗的方法 1 减小输电线的电阻由r 可知 距离l一定时 使用电阻率小的材料 导体横截面积可减小电阻 2 减小输电电流i由p ui可知 当输送功率一定时 电压可以减小电流 增大 升高 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 问题设计 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 答案第一个回路 p1 u1i1 第三个回路 p4 u4i4 2 每个变压器中的电流 电压 功率有什么关系 答案若两个变压器为理想变压器 要点提炼 远距离输电问题的分析1 远距离输电基本原理在发电站内用升压 然后进行远距离输电 在用电区通过降到所需的电压 2 解决远距离输电问题时 应首先画出输电的电路图 参考图2 并将已知量和待求量写在电路图的相应位置 3 分析三个回路 在每个回路中 变压器的原线圈是回路的负载 而相应的副线圈是下一个回路的电源 升压变压器 降压变压器 p损 u损 典例精析 一 输电线上功率损耗的计算 例1超导材料电阻降为零的温度称为临界温度 1987年我国科学家制成了临界温度为90k的高温超导材料 利用超导材料零电阻的性质 可实现无损耗输电 现有一直流电路 输电线的总电阻为0 4 它提供给用电器的电功率为40kw 电压为800v 如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线 保持供给用电器的功率和电压不变 那么节约的电功率为 a 1kwb 1 6 103kwc 1 6kwd 10kw 答案a 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 答案2500a 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 它占输出功率的比例是多少 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 它占输出功率的比例是多少 例3某小型水电站的电能输送示意图如图3所示 发电机的输出电压为200v 输电线总电阻为r 升压变压器原 副线圈匝数分别为n1 n2 降压变压器原 副线圈匝数分别为n3 n4 变压器均为理想变压器 要使额定电压为220v的用电器正常工作 则 二 远距离输电问题 图3 答案ad 例4发电机的输出电压为220v 输出功率为44kw 输电导线的电阻为0 2 如果用原 副线圈匝数之比为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 则 1 画出全过程的线路示意图 解析示意图如图所示 2 求用户得到的电压和功率 输电线路上的电压损失和功率损耗分别为ur i2r 20 0 2v 4v 降压变压器上的输入电流和输入电压分别为i3 i2 20au3 u2 ur 2200v 4v 2196v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p4 i4u4 200 219 6w 4 392 104w 答案219 6v4 392 104w 3 若不经过变压而直接将电输送到用户 求用户得到的电压和功率 所以用户得到的电压为u4 u1 ur 220v 40v 180v用户得到的功率为p4 iu4 200 180w 3 6 104w 解析若不采用高压输电 用220v低压直接供电时 电路如图所示 答案180v3 6 104w 课堂要点小结 1 2 3 自我检测 1 输电线上功率损失的计算 中国已投产运行的1000kv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500kv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1000kv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 1 2 3 答案a 1 2 3 2 输电线上电压损失问题 照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的 可是我们在晚上七 八点钟用电高峰时开灯 电灯比深夜时要显得暗些 这是因为用电高峰时 a 总电阻比深夜时大 供电线路上的电流小 每盏灯两端的电压较低b 总电阻比深夜时大 供电线路上的电流小 通过每盏灯的电流较小 1 2 3 c 总电阻比深夜时小 供电线路上的电流大 输电线上损失的电压较大d 供电线路上电流恒定 但开的灯比深夜时多 通过每盏灯的电流小解析照明供电线路的用电器是并联的 晚上七 八点钟用电高峰时 用电器越多 总电阻越小 供电线路上的电流越大 供电线上损失的电压较大 用户得到的电压较小 故选c 答案c 1 2 3 3 远距离输电问题 某小型水电站发电机输出的电功率为100kw 输出电压为250v 现准备