高中物理 2.7远距离输电课件 粤教版选修32.ppt

2020 2 9 第七节远距离输电 2020 2 9 课标定位 学习目标 1 了解交变电流从发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 理解高压输电的道理 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 2020 2 9 重点难点 1 远距离输电的原理及如何减少输电过程中的电能损失 2 对远距离输电原理图的理解 2020 2 9 第七节 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 课标定位 2020 2 9 课前自主学案 一 从发电站到用户的输电线路 图2 7 1 2020 2 9 1 输电线路的构成输电过程一般要从发电站开始 经过 变压器 高压变电所 变电所后 才能提供给工厂和一般用户 输电过程示意图如图2 7 1所示 主要有 发电机 变压器 输电线路 变压器 用电器 升压 低压 升压 降压 2020 2 9 2 实验与探究根据教材中所提供的探究方案 我们通过实验可以得到如下实验结果 1 第一次当用带鳄鱼夹的导线夹在电阻两端时 小灯泡亮度增加 电压表示数也增加 这是因为导线上的电阻被短路 它上面分担的电压减小 灯泡上的电压增大 这说明输电线上的电阻越大 用户得到的电能 越少 2020 2 9 2 第二次把带鳄鱼夹的导线夹在电阻两端时 小灯泡亮度也会增加 且在第二种情况下比第一种情况下灯光更亮 这是因为我们用了较高的电压输送电能 使其在输电线上损失的电能 了 减少 2020 2 9 二 为什么要用高压输电1 损失电能的分析任何输电线都有电阻 因此当电能通过输电线送向远方时 电流流过输电线 因输电线有电阻而 从而损失 设输电电流为i 输电线电阻为r 则输电线上的功率损失p损 发热 电功率 i2 r 2020 2 9 设输送电功率为p 输电电压为u 输电线的总长度为l 横截面积为s 电阻率为 则输电电流i 输电线电阻为r 所以输电线上的功率损失可表示为p损 2020 2 9 2 输送电能的基本要求 1 可靠 保证供电线路正常工作 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 能耗 电价 稳定 少 低 2020 2 9 电阻 铜或铝 2020 2 9 2 减小输电电流i 据i 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 提高输电电压u 在输送功率p一定 输电线电阻r一定的条件下 输电电压提高到原来的n倍 据p损 知 输电线上的功率损耗将降为原来的 根据以上分析知 在输送电功率不变的前提下 要减少电功率损失 只能采取减小导线中 的方法 电流 2020 2 9 思考感悟 高压输电是否电压越高越好提示 电压升高 导致会对空气放电 这就对导线的绝缘性能提出了更高的要求 另外高压送电对变压器也提出了更高的要求 因此输电电压也不是越高越好 在实际输电过程中输电电压要根据输送功率的大小 距离的远近 技术和经济各方面因素综合考虑 2020 2 9 三 直流输电1 直流输电电路的构成图2 7 22 高压直流输电与高压交流输电的比较 1 交流输电造成电压损失的原因既有电阻又有感抗和容抗 2 直流输电系统只在输电环节是直流发电环节和用电环节是交流 2020 2 9 核心要点突破 一 输电线路上的电压损失和功率损失1 输电线路的构成输电线路主要由发电机 升压变压器 输电导线 降压变压器 用电器构成 如图2 7 3所示 图2 7 3 2020 2 9 2 输电线上的电压损失和功率损失由于输电导线有电阻 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u3比起始端电压要低 这就是输电线路上的电压损失 u u2 u3 ir线 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 设输电电流为i 输电线的电阻为r线 则功率损失为 p i2r线 2020 2 9 2020 2 9 减小输电线的长度l不可行 因为要保证输电距离 增加导线的横截面积 可适当增大横截面积 太粗不可能 既不经济又架设困难 用增大输电导线横截面积的方法来减小电阻 对低压照明电路有效 在高压线路中 因容抗和感抗造成的电压损失比电阻造成的还要大 故这种方法在高压输电中的应用效果不佳 2 减小输电电流 在输电功率一定的条件下 根据p ui可知 要减小输电线中的电流i 必须提高输电电压u 2020 2 9 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 单选 关于减小远距离输电线上的功率损耗 下列说法正确的是 a 由功率p u2 r 应降低输电电压 增大导线电阻b 由p iu 应降低输电电压 减小输电电流c 由p i2r 应减小导线电阻或减小输电电流d 上述说法均不对 2020 2 9 解析 选c 因为输电线上的功率损耗 p i2r p u 2 r 其中p为输电功率 u为输电电压 i为输电电流 r为导线电阻 要减小远距离输电线上的功率损耗 需减小导线电阻或减小输电电流 c项对 或者提高输电电压以减小输电电流 a b错 2020 2 9 二 远距离高压交流输电1 远距离输电电路分析两个变压器的铁芯将整个电路分为三个独立的电流回路 如图2 7 4所示 图2 7 4 2020 2 9 交流发电机作为电源 升压变压器的原线圈作为负载 构成第一个回路 升压变压器的副线圈作为电源 输电线电阻和降压变压器的原线圈串联作为负载 构成第二个回路 降压变压器的副线圈作为电源 用户的用电器作为负载构成第三个回路 2020 2 9 2020 2 9 2020 2 9 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图2 7 5为演示远距离输电的装置 理想变压器b1 b2的变压比分别为1 4和5 1 交流电源的内阻r 1 三只灯泡的规格均为 6v1w 输电线总电阻为10 若三只灯泡都正常发光 则交变电源的电动势e为多大 2020 2 9 图2 7 5 2020 2 9 2020 2 9 答案 8 15v 2020 2 9 课堂互动讲练 双选 在远距离输电时 输送的电功率为p 输电电压为u 所用导线电阻率为 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 则下列关系式正确的是 2020 2 9 2020 2 9 2020 2 9 答案 bd 2020 2 9 双选 某山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压 它发出的电先通过电站附近的变压器升压 然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器 经降低电压后再输送至村寨中各用户 设变压器都是理想的 那么随着村寨中接入电路的用电器消耗的总功率的增加 则 a 通过升压变压器初级线圈中的电流变大b 升压变压器次级线圈两端的电压变小c 高压输电线路上的电压损失变大d 降压变压器次级线圈两端的电压变大 2020 2 9 精讲精析 接入电路的用电器消耗的总功率增加 电路传输的功率就要增加 因此通过升压变压器初级线圈中的电流变大 则其次级线圈即输电线上的电流增加 高压输电线路上的电压损失变大 a c对 根据u1 u2 n1 n2知升压变压器次级线圈两端的电压不变 因输电线上的电压降增大 所以降压变压器初级线圈两端的电压减小 则降压变压器次级线圈两端的电压变小 b d错 答案 ac 2020 2 9 一台小型发电机的最大输出功率为100kw 输出电压恒为500v 现用电阻率为1 8 10 8 m 横截面积为10 5m2的输电线向4 0 103m远处的用电单位输电 要使发电机满负荷运行时 输电线上的损失功率为发电机总功率的4 求 1 所用的理想升压变压器原 副线圈的匝数比是多少 2 如果用户用电器的额定电压为220v 那么所用的理想降压变压器原 副线圈的匝数比是多少 2020 2 9 2020 2 9 2020 2 9 答案 1 1 12 2 288 11 易误警示 本题容易出现的错误是将远距离输电的第二个回路中u2 u3 u线错认为u2 u3或u2 u线 另外 此回路不能用闭合电路欧姆定律 2020 2 9 变式训练某交流发电机输出功率为5 0 105w 输出电压为u 1 0 103v 假如输电线的总电阻r