7.电能的输送

6电能的输送 第二章交变电流 1 学习目标 1 巩固电功率 变压器规律及电阻定律和欧姆定律 2 通过电路的改进引导学生理解远距离输电的原理 及如何减少输电损耗 3 理解输电电路图及各物理量之间的关系 2 学习重点 1 理论分析如何减少输电过程中电能的损耗 2 通过电路的改进引导学生理解远距离输电的原理 3 学习难点 区别导线上输电电压U 损失电压 U及损耗功率P的计算 一 降低输电损耗的两个途径 问题探究1 我们通过如图所示的电路把发电机输出的电压为220v 功率为22kw的电能总电阻为2 的导线输送给远方的用户 如果用220v的电压进行输电 导线电阻的上的电压为多少 导线电阻消耗的电功率又为多少 用户家里的常规用电器能否正常工作 知识探究 计算结果 用户得到的电压为20v 远远小于常规用电器的额定电压220v 得到的电功率为2kw 达不到用户的用电器的额定电压 用电器不能正常工作 问题探究2 如果在上例中我们采用输电电压为2200v 那结果又是怎样的 计算结果 计算后发现理论上用户得到的电压提升了10倍达到了2180v 用户得到的电功率为21 8kw 几乎得到了全部分的功率 问题探究3 通过上面的分析 请同学们思考我们可以采用怎样的措施才能让用户得到更多的电功率 我们可以对电路进行怎样的改变才能达到用户得到更多电功率 用变压器对输送电压进行升压是提高输电线电压是最好的措施 问题探究4 通过上面的改变后的电路 请同学们分析一下用户得到的电压多大 用电器能否正常工作 计算结果发现将电压升高10倍后用户得出的电压为2180v 超过家用电器的额定电压 会烧坏用电器 不能直接输送给用户 问题探究5 针对上面的问题我们能不能对电路进行改动 让用户得到更多的电功率而又不损坏用电器 将传到用户的电压通过变压器进行降压 提高电压能很好地减少电能在输送过程中的损耗 在实际生活中是不是输电电压越高越好 问题探究6 提高电压能很好地减少电能在输送过程中的损耗 在实际生活中是不是输电电压越高越好 问题探究7 输电电压太高有没有什么不好的影响 高压危险提醒我们注意什么 理论上输电电压越高越好 提醒我们 输电电压太高在实际中会漏电 存在安全隐患 问题探究7 输电电压太高有没有什么不好的影响 问题探究8 既然输电电压不是越高越好 我们结合输电线路的功率损耗分析有没有其他的方法减少输电电路的电功率损耗 根据P I2R可以得出之前通过提高电压也就是减少输电电流来减少损耗 除此而外还有就是减小输电线电阻来减少损耗 问题探究9 如何减小输电线电阻 科普适当增大导线横截面积和采用电阻率较小的材料 理论上采用银是最理想的 其次可以采用铜 但由于这两种材料比较贵重 所以在户外我们采用铝 而在室内我们一般采用铜 问题探究10 在上面的输电电路中有功率P1 P2 P3 P4和 P各个功率之间是什么关系 同样还有U1 U2 U3 U4和 U各个电压之间是什么关系 I1 I2 I3 I4各电流之间又是什么关系 结合理想变压器的规律就可得出各电压 电流之间的关系 再结合能量守恒和电路特点就可得出各功率之间的关系 P1 P2 P3 P4 P2 P3 P U1 U2 n1 n2 U3 U4 n3 n4 U2 U3 U I1 I2 n1 n2 I3 I4 n3 n4 I2 I3 例题 某发电机输出功率P 100千瓦 向远距离输电的输电线总电阻r 8欧 现要求输电损耗为5 求 1 请画出输电线路图并求损耗的电功率 2 输电电流多大 3 输电电压多大 4 已知发电机端电压U1 1000伏则升压变压器的原副线圈匝数比是多少 5 已知用户得到的电压恰好为220伏 则降压变压器的原副线圈匝数比是多少 1 电路图略 P 5kw 2 25A 3 200V 4 1 4 5 190 11 跟踪练习 某发电站的输出功率为104KW 输出电压为4kV 通过理想变压器升压后向80km远处供电 已知输电导线的电阻率为 2 4 10 8 m 导线横截面积为1 5 10 4m2 输电线路损失的功率为输出功率的4 用户电压为220v 求 所用的变压器的原副线圈匝数比 n1 n2 1 20n3 n4 3840 11 小结 2 高压输电的基本关系式 1 功率关系P1 P2 P3 P4 P2 P线 P3 2 电压 电流关系 3 输电电流 4 输电导线上损失的电功率 U2 U线 U3 I2 I3 I线 返回 小结 1 远距离输电的电路