高中物理 第五章 交变电流 5 电能的输送课件 新人教版选修32.ppt

自主学习 基础知识 5电能的输送 学习目标 1 了解交变电流从变电站到用户的输电过程 2 知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关 了解高压输电的道理 重点 3 知道远距离输电线路的基本构成 会对简单的远距离输电线路进行定量计算 难点 合作探究 重难疑点 解题技巧 素养培优 1 输送电能的基本要求 1 可靠 保证供电线路可靠地工作 少有故障 2 保质 保证电能的质量 和 稳定 3 经济 输电线路建造和运行的费用低 电能损耗少 电压 频率 2 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 i2r 电阻 电流 电阻 电阻率小 横截面积 电流 电压 要减少输电损失 既可以增加导线的横截面积 又可以采用高压输电以减小输电线的电流 为什么远距离输电都要采用高压输电呢 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 在用电区域通过降压变压器降到所需的电压 2 电网 通过网状的输电线 变电站 将许多电厂和广大用户连接起来 形成全国性或地区性的输电网络 升压 升压 3 电网供电的优点电网供电可以减小断电的风险 调剂不同地区电力供需的平衡 保障供电的质量 使用电网 可以根据 水电 的特点 合理地调度电力 火电 核电 为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗 提示 用电高峰期高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流较大 有较大的电压损失 加在白炽灯上的电压变低 达不到额定功率 因此白炽灯灯光较暗 1 为减小远距离输电的损失可采取增大输送电流 2 在远距离输电线上的功率损失与输电线上电压损失的平方成正比 3 采用电网送电可以降低一次能源的运输成本 获得最大的经济效益 预习完成后 请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中 学生分组探究一输电线上的电压损失和功率损失第1步探究 分层设问 破解疑难图5 5 1假设两条输电线的总电阻为r 在如图5 5 1所示的输电示意图中等效画为r 输送的功率为p 发电厂输出的电压为u1 1 输电线上损失的电压为多少 怎样减小输电线上损失的电压呢 2 怎样计算输电线路损失的功率呢 如何减少输电线路的功率损失呢 提示 输电线路损失的功率 p i2r 减小输电线的电阻或输电线中的电流可减少输电线路的功率损失 第2步结论 自我总结 素能培养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 u u ir 2 功率损失远距离输电时 输电线有电阻 电流的热效应引起功率损失 损失的电功率 1 p i2r 2 p i u i为输电电流 r为输电线的电阻 u为输电线上损失的电压 第3步例证 典例印证 思维深化 多选 2014 兰州铁一中高二检测 在远距离输电时 输送的电功率为p 输送电压为u 所用导线的电阻率为 横截面积为s 总长度为l 输电线损失的电功率为p 用户得到的电功率为p用 则p 和p用的关系式正确的是 思路点拨 1 损失功率 是指输电线上消耗的功率 2 输电导线的电阻是功率损失的原因所在 答案 bd 答案 d 2 多选 在如图5 5 2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 图5 5 2a 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 cd 学生分组探究二远距离输电电路分析第1步探究 分层设问 破解疑难1 当输电电压提高时 就会减小输电线上的电流 这是否与欧姆定律相矛盾 2 若升压变压器与降压变压器的匝数比恰好互为倒数关系 则升压变压器原线圈电压u1与降压变压器副线圈电压u2是否相等 提示 u1与u2不相等 由于在输电过程中有损失 故u1 u2 第2步结论 自我总结 素能培养1 远距离输电电路图 如图5 5 3所示 图5 5 3 2 分析方法 分析三个回路 在每个回路中 变压器的原线圈是回路的用电器 而相应的副线圈是下一个回路的电源 3 运用知识求解 1 能量守恒 p u1i1 u2i2 p用户 p p irp用户 u3i3 u4i4 2 电路知识 u2 u u3 u i2r 第3步例证 典例印证 思维深化 2014 济宁高二检测 水力发电具有防洪 防旱 减少污染多项功能 现在水力发电已经成为我国的重要能源之一 某小河水流量为40m3 s 现欲在此河段安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电 1 设发电机输出电压为500v 在输送途中允许的电阻为5 允许损耗总功率的5 则所用升压变压器原 副线圈匝数比应是多少 2 若所用发电机总效率为50 要使发电机能发挥它的最佳效能 则拦河坝至少要建多高 g取10m s2 答案 1 1 20 2 5m 1 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 2 计算变压器的匝数比 可利用电压比计算 也可利用电流比计算 采用哪种方法 应通过分析已知条件确定 第4步巧练 精选习题 落实强化1 某水电站 用总电阻为2 5 的输电线输电给500km外的用户 其输出电功率是3 106kw 现用500kv电压输电 则下列说法正确的是 a 输电线上输送的电流大小为2 105ab 输电线上由电阻造成的损失电压为15kv c 若改用5kv电压输电 则输电线上损失的功率为9 108kwd 输电线上损失的功率为 p u2 r u为输电电压 r为输电线的电阻 答案 b 2 一小型发电站通过升压 降压变压器把电能输给用户 已知发电机的输出功率是500kw 端电压为500v 升压变压器原 副线圈的匝数比为1 5 两变压器间输电线的总电阻为1 5 降压变压器的输出电压为220v 不计变压器的能量损耗 求 1 升压变压器的副线圈两端电压 2 输电导线上的功率损失 3 降压变压器原 副线圈的匝数比 4 用户得到的功率 解析 输电线路原理图如图所示 答案 1 2500v 2 60kw 3 10 1 4 440kw 输送电压 和 输电线上的电压 的辨析正确区分 输送电压 和 输电线上的电压 是解决远距离输电问题的关键 高压输电电压为u 输电线电阻为r 则下列说法正确的是 a 若发电机输出功率不变 使输出电压变大 则输电线上损失的功率变小 解析 设发电机输出功率为p 则p ui 使输电电压u增大 则输电电流i减小 又由输电线上损失的功率 p i2r得 输电线上损失的功率减小 所以选项a正确 答案 a 再演练应用 多选 某发电厂通过远距离向某学校输电 输送的电功率为p 从发电厂至学校的输电导线总电阻为r 当输电线的电阻和输送的电功率不变时 则下列说法正确的是 a 输送的电压越高 输电线上的电流越大