高中物理 第二章 交变电流 7 电能的输送课件 教科版选修32.ppt

7电能的输送 第二章交变电流 1 了解远距离输电线路的基本构成 2 掌握远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关 3 应用理想变压器 电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算 目标定位 二 高压输电线路的分析与计算 栏目索引 一 电能输送中的电能损耗和电压损失 对点检测自查自纠 一 电能输送中的电能损耗和电压损失 知识梳理 1 输电线上的电压损失 1 输电线路始端电压u跟末端电压u 的差值 称为输电线上的电压损失 u 如图1所示 电压损失还可以表示为 u ir线 2 减少输电线上电压损失的方法 减小输电线的 提高 图1 u u 电阻 输送电压 答案 2 输电线上的电能损耗 1 损失功率计算 p i为输电电流 r线为输电线的总电阻 2 减小输电线上功率损失的方法 减小输电线的电阻r线 由r线 得 要减小r线 在l保持不变的情况下 可以 增大s 答案 i2r线 减小 减小输电电流i 由p ui得 在输送功率一定的情况下 提高 即可减小 采用 填 高 或 低 压输电是减小输电线上功率损失最有效 最经济的措施 输电电压 输电电流 高 深度思考 提高电压 减小电流 与欧姆定律矛盾吗 答案不矛盾 欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律 而 提高电压 减小电流 是从输送角度 由p ui 且p一定的条件下得出的结论 两者没有矛盾 答案 典例精析 例1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 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 不考虑其他因素的影响 则 a 输电电流变为原来的2倍b 输电线上降落的电压将变为原来的2倍c 输电线上降落的电压将变为原来的d 输电线上损耗的电功率将变为原来的 总结提升 解析答案 答案c 总结提升 总结提升 1 注意区别 输电电压u与输电线上降落的电压 u 输电功率p与输电线上损失的功率 p 2 抓住不变量 输送电功率不变 由p ui判断出输电电流i的变化 从而由 u ir p i2r判断 u p的变化 例2发电厂发电机的输出电压为u1 发电厂至学校的输电线总电阻为r线 通过输电线的电流为i 学校输入电压为u2 下列计算输电线功率损耗的式子中 正确的是 bcd 总结提升 解析答案 返回 总结提升 返回 二 高压输电线路的分析与计算 知识梳理 1 输送过程图 如图2所示 图2 1 功率关系p1 p2 p3 p4 p2 p p3 能量守恒 2 特别强调 1 升压变压器副线圈的电压不等于降压变压器原线圈的电压 输电线上的电压损失 u i线r线 输电线上的功率损耗 p ir线 2 输电线的电阻计算时 应注意输电线长度为距离的两倍 深度思考 在电能的输送过程中 u为输电电压 r为输电线电阻 则输电线中电流为i 对不对 为什么 答案不对 u为输电电压 而不是加在输电导线上的电压 即u ir 而输电电流可通过求得 答案 例3一台发电机最大输出功率为4000kw 输出电压为4000v 经变压器t1升压后向远方输电 输电线路总电阻r 1k 到目的地经变压器t2降压 负载为多个正常发光的灯泡 220v 60w 若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10 变压器t1和t2的损耗可忽略 发电机处于满负荷工作状态 则 a t1原 副线圈电流分别为103a和20ab t2原 副线圈电压分别为1 8 105v和220vc t1和t2的变压比分别为1 50和40 1d 有6 104盏灯泡 220v 60w 正常发光 典例精析 解析答案 总结提升 解析远距离输电的电路如图所示 在升压变压器原线圈中有p u1i1 故得原线圈中电流为103a 在远距离输电线路中由得t1副线圈中电流为20a 故选项a正确 在远距离输电线路中由p u2i2和i线 i2得u2 2 105v 由 u i线r线 u u2 u3可得t2原线圈电压为1 8 105v 由于灯泡能正常发光 故t2副线圈电压为220v 故选项b正确 解析答案 总结提升 由变压器变压特点知变压比与匝数成正比 故可得t1变压比为1 50 而t2的变压比为9000 11 故选项c错误 正常发光时每盏灯的功率为60w 由90 p np额 可得n 6 104盏 故选项d正确 答案abd 总结提升 总结提升 远距离输电问题的四个关键 1 画出一个模型 远距离输电模型图 2 抓住输电的两端 电源和用电器 3 分析两条导线 输电导线 4 研究两次电压变换 升压和降压 例4发电机两端的电压为220v 输出功率44kw 输电导线的总电阻为0 2 如果用原 副线圈匝数比为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 1 画出全过程的线路示意图 解析答案 解析线路示意图如图所示 答案见解析 2 求用户得到的电压和功率 解析答案 u损 i2r线 20 0 2v 4v 所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为u3 u2 u损 2200v 4v 2196v i3 i2 20a 解析答案 降压变压器副线圈的输出电压和电流为 用户得到的功率为p4 u4i4 219 6 200w 4 392 104w 答案见解析 3 若不经过变压而直接送到用户 求用户得到的电压和功率 解析答案 返回 解析若直接用220v低压供电 线圈示意图如图所示 输电线路上的电压损失 u i r线 200 0 2v 40v 所以用户得到的电压u2 u1 u 220v 40v 180v 用户得到的功率为p u2 i 180 200w 3 6 104w 答案见解析 对点检测自查自纠 1 2 3 4 1 输电线上的损耗 500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程 我省超高压输电工程正在紧张建设之中 若输送功率为3200万千瓦 原来采用200千伏输电 由于输电线有电阻而损失的电功率为p 则采用500千伏超高压输电后 在输电线上损失的电功率为 设输电线的电阻未变 a 0 4pb 0 16pc 2 5pd 6 25p答案b解析根据p损 可知 当输电电压由200kv升高到500kv时 其线路损耗由p减小到0 16p 选项b正确 解析答案 b 2 输电线上的损耗 图3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的原线圈两端接入一电压u umsin t的交流电源 若输送电功率为p 输电线的总电阻为2r 不考虑其他因素的影响 则输电线上损失的电功率为 1 2 3 4 解析答案 图3 1 2 3 4 答案c 1 2 3 4 3 远距离高压输电 多选 如图4所示 某小型发电站发电机输出的交流电压为500v 输出的电功率为50kw 用电阻为3 的输电线向远处送电 要求输电线上损失功率为输电功率的0 6 则发电站要安装一升压变压器 到达用户再用降压变压器变为220v供用户使用 两个变压器均为理想变压器 对整个送电过程 下列说法正确的是 a 输电线上的损失功率为300wb 升压变压器的匝数比为1 100c 输电线上的电流为10ad 降压变压器的输入电压为4970v 解析答案 图4 1 2 3 4 答案acd 1 2 3 4 4 远距离高压输电 某小型水力发电站的发电输出功率为5 104w 发电机的输出电压为250v 输电线总电阻r线 5 为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4 必须采用远距离