高中物理 第二章 交变电流 第七节 远距离输电课件 粤教版选修32.ppt

第二章交变电流 第七节远距离输电 学习目标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 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 降低输电损耗的两个途径 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 那么 1 用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗 不相等 由能量守恒知 发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和 答案 图1 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 图1 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 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 ir 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 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p ui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 小 u u i2r 升高 增大 判断下列说法的正误 1 输电线上电功率的损失 与输电线的电阻成正比 与输电电流的平方成正比 2 由p 可知 输电电压越小 输电线上的损失就越小 3 由p i2r可知 减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失 4 高压输电是通过提高电压 减小输电电流来减少电路发热损耗的 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 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第二个回路 u2 u u3 p2 p p3 ir p3第三个回路 p4 u4i4 2 若两个变压器均为理想变压器 则每个变压器中的电流 电压 功率有什么关系 答案 图2 远距离输电过程的几个基本关系 1 功率关系 p1 p2 p3 p线 i2 u 2 电压关系 u2 3 电流关系 n1i1 n3i3 n4i4 i2 p2 p线 p3 p4 u3 u n2i2 判断下列说法的正误 1 使用变压器进行远距离输电 用户得到的电压可以高于发电机输出的电压 2 远距离输电时 若升压变压器匝数比为1 n 降压变压器匝数比为n 1 则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等 3 电厂与用户离得越远 用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电的频率小得越多 4 远距离输电时 输送电压越高越好 2 题型探究 一 输电线上功率损失的计算 输电线路上的功率损失 主要是输电线电阻发热造成的损失 常用计算公式 1 p i2r 其中i为输电线路上的电流 2 p u i或 p 其中 u为输电线上的电压损失 例1三峡水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 解析 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 它占输出功率的几分之几 答案 解析 输电线上损失的功率 p i2 2r 25002 2 10w 1 25 108w 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 答案 解析 二 高压输电线路的分析与计算 解决远距离输电问题时 需要画输电的电路图 理清三个回路 抓住两个联系 掌握一个定律 1 画图 理清三个回路 如图3所示 2 抓住两个联系 1 理想升压变压器联系回路1和回路2 图3 2 理想降压变压器联系回路2和回路3 3 掌握一个定律根据能量守恒定律得p2 p p3 例2如图4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100kw 输出电压是250v 升压变压器的原 副线圈的匝数比为1 25 1 求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流 答案 解析 6250v16a 图4 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 答案 解析 15 625 6000v 图4 因为 u u2 u3 i2r线所以u3 u2 i2r线 6000v 达标检测 3 1 夏天由于用电器的增多 每年夏天都会出现 用电荒 只好拉闸限电 若某发电站在供电过程中 用电高峰时输电的功率是正常供电时的2倍 输电线电阻不变 下列说法正确的是a 若输送电压不变 则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍b 若输送电压不变 则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍c 若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍 则此时输电电流为正常供电时的4倍d 若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍 则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍 答案 解析 1 2 3 4 高压输电时p ui i是输送电路上的电流 用电高峰时 若输送电压不变 则i为正常时的2倍 a正确 输电线上的热耗功率 p i2r线 则热耗功率变为正常时的4倍 b错误 用电高峰时 若输送电压加倍 则i不变 与正常时相同 c错误 由 p i2r线 知热耗功率不变 d错误 1 2 3 4 2 多选 如图5为远距离输电示意图 发电机的输出电压u1和输电线的电阻 理想变压器匝数均不变 且n1 n2 n4 n3 当用户用电器的总电阻减少时a u1 u2 u4 u3b 用户的电压u4增加c 输电线上损失的功率增大d 用户消耗的功率等于发电机的输出功率 答案 解析 图5 1 2 3 4 用户用电器总电阻减小 则电流增大 所以输电线上的电流增大 根据p损 i2r知 输电线上损耗的功率增大 根据 u ir知 输电线上的电压损失变大 发电机的输出电压不变 则升压变压器的输出电压不变 降压变压器的输入电压变小 用户的电压u4减小 故c正确 b错误 用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差 故d错误 1 2 3 4 3 多选 在如图6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 答案 解析 1 2 3 图6 4 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 u ir 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 p i2r 增大 选项c正确 1 2 3 4 4 如图7所示为远距离交流输电的简化电路图 发电厂的输出电压是u 用等效总电阻是r的两条输电线输电