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3-2

5电能的输送 第五章交变电流 1 了解远距离输电线路的基本构成 2 掌握远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关 3 应用理想变压器 电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算 目标定位 二 高压输电线路的分析与计算 栏目索引 一 降低输电损耗的两个途径 对点检测自查自纠 一 降低输电损耗的两个途径 知识梳理 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 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 损耗少 2 输电线上的功率损失 1 损失功率计算 P I为输电电流 R线为输电线的电阻 答案 I2R线 故障 电压 频率 电能 2 减小输电线上功率损失的方法 减小输电线的电阻R线 由R线 得 要减小R线 在l保持不变的情况下 可以 增大S 减小输电电流I 由P UI得 在输送功率一定的情况下 提高 即可减小 采用 选填 高 或 低 压输电是减小输电线上功率损失最有效 最经济的措施 答案 高 减小 输电电 压 输电电流 3 输电线上的电压损失 1 输电线路始端电压U跟末端电压U 的差值 称为输电线上的电压损失 U 如图1所示 电压损失还可以表示为 U IR线 2 减少输电线上电压损失的方法 减小输电线的 提高 答案 图1 输送电压 U U 电阻 深度思考 提高电压 减小电流 与欧姆定律矛盾吗 答案不矛盾 欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律 而 提高电压 减小电流 是从输送角度 由P UI 且P一定的条件下得出的结论 两者没有矛盾 答案 典例精析 例1中国已投产运行的1000kV特高压输电 是目前世界上电压最高的输电工程 假设甲 乙两地原来用500kV的超高压输电 在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下 现改用1000kV特高压输电 不考虑其他因素的影响 则 A 输电电流变为原来的2倍B 输电线上降落的电压将变为原来的2倍 解析答案 总结提升 答案C 总结提升 总结提升 1 注意区别 输电电压U与输电线上降落的电压 U 输电功率P与输电线上损失的功率 P 2 抓住不变量 输送电功率不变 由P UI判断出输电电流I的变化 从而由 U IR P I2R判断 U P的变化 返回 解析答案 总结提升 例2发电厂发电机的输出电压为U1 发电厂至学校的输电线总电阻为R线 通过输电线的电流为I 学校输入电压为U2 下列计算输电线功率损耗的式子中 正确的是 BCD 返回 总结提升 二 高压输电线路的分析与计算 知识梳理 1 输送过程图 如图2所示 图2 1 功率关系P1 P2 P3 P4 P2 P P3 能量守恒 2 电压 电流关系 U2 U U3 I2 I3 I线 串联电路中电压 电流关系 2 特别强调 2 输电线的电阻计算时 应注意输电线长度为距离的两倍 深度思考 答案 典例精析 例3一台发电机最大输出功率为4000kW 输出电压为4000V 经变压器T1升压后向远方输电 输电线路总电阻R 1k 到目的地经变压器T2降压 负载为多个正常发光的灯泡 220V 60W 若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10 变压器T1和T2的损耗可忽略 发电机处于满负荷工作状态 则 A T1原 副线圈电流分别为103A和20AB T2原 副线圈电压分别为1 8 105V和220VC T1和T2的变压比分别为1 50和40 1D 有6 104盏灯泡 220V 60W 正常发光 解析答案 总结提升 在远距离输电线路中由P U2I2和I线 I2得U2 2 105V 由 U I线R线 U U2 U3可得T2原线圈电压为1 8 105V 由于灯泡能正常发光 故T2副线圈电压为220V 故选项B正确 由变压器变压特点知变压比与匝数成正比 故可得T1变压比为1 50 而T2的变压比为9000 11 故选项C错误 正常发光时每盏灯的功率为60W 由90 P NP额 可得N 6 104盏 故选项D正确 答案ABD 总结提升 总结提升 远距离输电问题的四个关键 1 画出一个模型 远距离输电模型图 2 抓住输电的两端 电源和用电器 3 分析两条导线 输电导线 4 研究两次电压变换 升压和降压 例4发电机两端的电压为220V 输出功率44kW 输电导线的总电阻为0 2 如果用原 副线圈匝数比为1 10的升压变压器升压 经输电线后 再用原 副线圈匝数比为10 1的降压变压器降压供给用户 1 画出全过程的线路示意图 解析线路示意图如图所示 答案见解析 解析答案 2 求用户得到的电压和功率 解析答案 U损 I2R线 20 0 2V 4V 所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为U3 U2 U损 2200V 4V 2196V I3 I2 20A 解析答案 降压变压器副线圈的输出电压和电流为 用户得到的功率为P4 U4I4 219 6 200W 4 392 104W 答案见解析 解析若直接用220V低压供电 线圈示意图如图所示 返回 输电线路上的电压损失 U I R线 200 0 2V 40V 所以用户得到的电压U2 U1 U 220V 40V 180V 用户得到的功率为P U2 I 180 200W 3 6 104W 答案见解析 解析答案 3 若不经过变压而直接送到用户 求用户得到的电压和功率 对点检测自查自纠 1 2 3 4 解析答案 1 输电线上的损耗 多选 某发电厂原来用电压为U1的交流电输电 后改用变压比为1 50的升压变压器将电压升高为U2后输电 输送的电功率保持不变 若输电线路的总电阻为R线 则下列说法中正确的是 1 2 3 4 选项B D中的U2应为损失的电压 所以选项B D错误 答案AC 1 2 3 4 解析答案 2 输电线上的损耗 图3为远距离输电示意图 两变压器均为理想变压器 升压变压器T的原 副线圈匝数分别为n1 n2 在T的原线圈两端接入一电压u Umsin t的交流电源 若输送电功率为P 输电线的总电阻为2r 不考虑其他因素的影响 则输电线上损失的电功率为 图3 1 2 3 4 答案C 1 2 3 4 3 远距离高压输电 多选 某小型水电站的电能输送示意图如图4所示 发电机的输出电压为200V 输电线总电阻为r 升压变压器原 副线圈匝数分别为n1 n2 降压变压器原 副线圈匝数分别为n3 n4 变压器均为理想变压器 要使额定电压为220V的用电器正常工作 则 解析答案 图4 C 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 1 2 3 4 考虑到输电线上有电功率的损失 可知D项对 答案AD 1 2 3 4 4 远距离高压输电 某小型水力发电站的发电输出功率为5 104W 发电机的输出电压为250V 输电线总电阻R线 5 为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4 必须采用远距离高压输电的方法 在发电机处安装升压变压器 而在用户处安装降压变压器 设用户所需电压为220V 不计变压器的损失 求 g取10m s2