高中物理 第5章 交变电流 5 电能的输送课件 新人教版选修32.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 2 交变电流 第五章 第五节电能的输送 第五章 在公路旁 旷野上 坚实的钢架托着 吊着粗大的金属线 仿佛由天际而来 向天际而去 这些高压输电线 如图所示 有的电压高达100000v以上 为什么要用高电压输电呢 1 可靠保证供电线路 工作 2 保质保证供电质量 电压和频率要 3 经济线路建设和运行的费用低 成本低 能耗 输送电能的基本要求 正常 稳定 少 降低输电损耗的两个途径 1 输电线上的功率损失 p i为输电电流 r为输电线的电阻 2 降低输电损耗的两个途径 1 减小输电线的 在输电距离一定的情况下 为了减小 应当选用 的金属材料 还要尽可能增加导线的 2 减小输电导线中的 为减小输电 同时又要保证向用户提供一定的电功率 就要提高输电 i2r 电阻 电阻 电阻率小 横截面积 电流 电流 电压 1 远距离输电基本原理在发电站内用 变压器 然后进行远距离输电 在用电区域通过 变压器降到所需的电压 2 电网通过网状的输电线 将许多电厂和广大用户 形成的全国性或地区性的输电网络 电网供电 升压 降压 变电站 连接起来 3 电网送电的优点 1 降低一次能源的 获得最大经济效益 2 减小 的风险 调剂不同地区电力供需的平衡 保障供电的 3 合理调度电力 使电力的供应更加可靠 质量 运输成本 断电 质量 更高 一 输电线路上的电压损失1 电压损失输电导线有电阻 电流通过输电导线时 会在线路上产生电势降落 致使输电线路末端的电压比起始端电压要低 这就是输电线上的电压损失 2 原因对于交流输电线路来说 造成电压损失的原因既有电阻 又有感抗和容抗 在高中阶段只考虑输电线路中电阻所造成的电压损失 3 减小输电线路电压损失的两种方法 减小输电线路电阻 减小输电电流i由p ui可知 当输送功率一定时 升高电压可以减小电流 特别提醒 输电电压是指加在高压输电线起始端的电压u 损失电压是指降落在输电线路上的电压 u ir 1 电灯不亮 达不到额定功率 换额定功率越大的灯泡越是不亮 2 日光灯不能启动 3 洗衣机没劲等 尤其是节假日 这些现象更明显 这是为什么呢 解析 低压输电线较细 电阻较大 另外当输电功率一定时 由于电压低 故输电电流i p u较大 因此输电线上的电压损失 u ir线较大 致使末端用户得到的电压远低于额定电压 有时才160v 到了过节的时候 各家用电器增多 线路电流又会增大 导线上分压更多 用户电压更低 这些现象更加明显 经过低压改造后 以上现象不明显了 二 输电导线上的功率损失1 功率损失的原因输电导线有电阻 电流通过电阻时 电能必有一部分转化为内能而损失掉 2 功率损失大小的计算 1 p i2r i为输电线路上的电流 r为线路电阻 3 p ui u为输电线路上损失的电压 i为线路上的电流 3 减少损耗的方法据p损 i2r可知 减小输电线路上功率损失的方法主要有两种 a 减小输电线长度l 由于输电距离一定 所以在实际中不可能用减小l来减小rb 减小电阻率 目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料c 增大导线的横截面积s 这要多耗费金属材料 增加成本 同时给输电线的架设带来很大的困难 a 减小输送功率p 在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的根据以上分析知 采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效 最经济的措施 特别提醒 1 输送功率是指高压输电线起始端输出的功率 损失功率是输电线上消耗的功率 2 无论从减少输电线路上的功率损失 还是减少电压损失来看 都要求提高输电电压 以减小输电电流 3 发电站的输送功率取决于用户消耗的功率 不是由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率 答案 输电功率p ui 在输送功率一定的情况下 提高输电电压 可减少输电电流 从而减少输电线上的电能损失 三 高压输电线路的分析与计算1 输送过程图2 输电过程电路被划分为三个独立的回路 每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律 串 并联电路规律 而变压器的电压 电流 功率关系是联系不同回路的桥梁 3 对高压输电 输送回路 中几个电压的理解 1 输送电压 输电线始端电压 如图中的u2 2 用户电压 最终用户得到的电压 如图中的u4 3 损失电压 输电线始端电压与末端电压的差值 u u2 u3 i2r 形成的原因是输电导线有电阻 电流通过输电线时 会在线路上产生电势降落 致使输电线路末端的电压比起始端电压要低 这就是输电线上的电压损失 4 减小输电线路上电压损失的方法根据 u ir可知有两种 1 减小输电线路的电阻 2 减小输电电流i 即提高输电电压 5 基本关系式 1 功率关系p1 p2 p3 p4 p2 p线 p3 2 电压 电流关系u2 u u3 i2 i3 i线 a 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失b 高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗c 在输送电压一定时 输送的电功率越大 输电过程中的电能损失越小d 高压输电必须综合考虑各种因素 不一定是电压越高越好答案 abd 点评 分析此类问题时要弄清输电导线的电阻是输电能耗和电压损失的原因所在 在高压输电中灵活运用焦耳定律 欧姆定律 抓住电功率的决定因素 把握好能耗与损失电压的平方成正比 与输送电压的平方成反比 输电线上的功率与电压损失 a 用户端的电压为i1u1 i2b 输电线上的电压降为uc 理想变压器的输入功率为ird 输电线路上损失的电功率为i1u解析 本题考查远距离输电 解题关键是弄清远距离输电的原理和方法 根据变压器的原理 有 答案 a d 电压损失是原来的n倍答案 bc 远距离输电线路的分析应用 1 发电机输出功率多大 2 发电机电动势多大 3 输电的效率是多少 解析 发电机的电动势e 一部分降在电源内阻上 即i1r 另一部分为发电机的路端电压u1 升压变压器副线圈电压u2的另一部分降在输电线上 即i2r 其余的就是降压变压器原线圈u 2 而u3应为灯的额定电压u额 具体计算由用户向前递推即可 1 对降压变压器 u 2i2 u3i3 np灯 22 6 40w 5280w 答案 1 5424w 2 250v 3 97 a 用户的电压u4增加b 恒有u1 u2 u4 u3c 输电线上损耗的功率减小d 发电机的输出功率不变答案 b 解析 当用户消耗的功率增大时 降压变压器的输出电流增大 则输电线上的电流增大 可知输电线上的电功率损耗增大 电压损耗增大 又因发电机的输出电压u1不变 则u2不变 可知降压变压器的输入电压减小 所以用户得到的电压u4减小 故ac错误 因为原 副线圈的电压比等于匝数之比 则u1 u2 n1 n2 u3 u4 n3 n4 因为n1 n2 n4 n3 所以u1 u2 u4 u3 故b正确 发电机的输出功率等于用户消耗的功率加上输电线上损耗的功率 故d错误 开放 探究 解析 从变压器房到打谷场的导线是有电阻的 启动电动机时 电流较大 输电导线分得的电压也大 电动机实际得到的电压较低 所以启动相当困难 用电压表测量两根电线间电压时 由于电压表内阻很大 线路中电流很小可视为零 输电线路损失电压也为零 因此电压表示数正常 点评 本题创新之处在于理论联系实际 将刚刚学过的输电的