高中物理 5.5 电能的输送课件 新人教版选修32

1、5电能的输送,1.电能输送 了解输送电能的基本要求,了解交变电流从变电站到用户的输电过程。 2.远距离输电 知道远距离输电时输电线上的电压损失和功率损失与哪些因素有关及减小损失的方法,理解应用高压输电的道理,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。,1,2,3,1.输送电能的基本要求,1,2,3,2.降低输电损耗的两个途径 (1)输电线上的功率损失:p= i2r,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: 减小输电线的电阻:在输电距离一定的情况下,为了减小电阻,应当选用电阻率小的金属材料,还要尽可能增加导线的横截面积。 减小输电导线中的电流:为

2、减小输电电流,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电电压。,1,2,3,3.电网供电 (1)远距离输电基本原理:在发电站内用升压变压器升压,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。 (3)电网输电的优点: 降低一次能源的运输成本,获得最大经济效益。 减少断电的风险,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的质量。 合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。,1,2,3,1.采用高压输电的优越性 (1)减小输电线电阻的局限性,1,2,3,(2)减小输电线上功率损耗,所

3、以,采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效的途径。 (3)保证电能的质量电压和频率稳定。,1,2,3,2.输电线上的电压损失 (1)电压损失u 输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在导线上产生电势降落,致使输电线路末端的电压u比起始端电压u低,差值u=u- u称为输电线路上的电压损失。,1,2,3,(2)造成电压损失的原因 输电线有电阻造成电压损失。 输电线的感抗和容抗造成电压损失。 注意:高中阶段在计算中只考虑输电线电阻所造成的电压损失。 (3)减小输电线路上电压损失的方法 减小输电线路电阻 用增大输电导线横截面积来减小电阻,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

4、电阻造成的还要大,故这种方法对高压输电效果不佳。,1,2,3,减小输电电流i,高压输电既能减小功率损失,也能减小电压损失,但在实际输送电能时,还需综合考虑各种因素,依照不同的情况,选择合适的输电电压。,1,2,3,3.远距离高压输电电路分析 (1)基本电路(如图),(2)基本关系 电压关系,1,2,3,电流关系 功率关系 p1=p2,p3=p4,联系式:p2=p+p3。 (3)区分几个概念 输电电压、输电线上损失的电压与用户得到的电压 在上图中,输电电压是指u2,输电线上损失的电压是指u,用户得到的电压是指u4,显然输电电流,1,2,3,输送功率、输电线上损失的功率与用户得到的功率 在上图中输

5、送功率是指p2(p1=p2),输电线上损失的功率是指p,p3=p4是用户得到的功率,显然p2=p+p3,所以计算输电线上损失的功率可以借助以下公式:,类型一,类型二,类型一 输送电压(功率)和损失电压(功率)辨析 【例题1】 (多选)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、p用的表达式正确的是(),点拨:输电线损失的电功率 用户得到的电功率p用=p-p。,类型一,类型二,答案:bd 题后反思输送的功率(电压)、损失的功率(电压)、用户得到的功率(电压)分别对应于输电过程的“始”“中”“末

6、”。只有理解好“输送”“损失”“得到”的含义,才能避免张冠李戴,正确解题。 触类旁通例题1中输电线上损失的电压u是多少?,类型一,类型二,类型二 远距离输电问题的分析与计算 【例题2】 发电机的端电压为220 v,输出电功率为 44 kw,输电导线的电阻为0.2 ,如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压,经输电线后,再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户,求用户得到的电压和功率。 点拨:熟练掌握远距离输电过程中的电压关系、电流关系与功率关系是解决这类问题的关键。 解析:如图,类型一,类型二,类型一,类型二,降压变压器副线圈的输出电流和电压为 用户得到的功率为 p4=i4

7、u4=200219.6 w=4.392104 w。 答案:219.6 v4.392104 w,类型一,类型二,题后反思求解远距离输电问题的一般思路 (1)求解远距离输电的关键是熟悉输电线路图,并画出示意图,把需要的物理量都标在图中的相应位置上。 (2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系,特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路,在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系。 (3)在远距离输电问题中,也要时刻注意能量守恒这一线索,即发电机的总功率应等于线路上损失的热功率和用户得到的功率之和(在不考虑变压器自身的能量损失的条件下)。,类型一,类型二,触类旁通例题2中,若不经过变压器而直接送到用户,则用户得到的电压和功率分别为多少?,解析:若不采用高压输电,用220 v低压直接供电时,电路如图所示。 输电线路上的