高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送备课ppt课件

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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．
2．降低输电损耗的两个途径(1)输电线上的功率损失ΔP＝___,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
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．
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．
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．( )
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5­5­1假设两条输电线的总电阻为r,在如图5­5­1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ΔP＝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．ΔU＝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)ΔP＝I2R； (2)ΔP＝IΔU；
I为输电电流,R为输电线的电阻,ΔU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)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ρ,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．
2．(多选)在如图5­5­2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5­5­2A．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
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5­5­3所示．图5­5­3
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＋ΔPΔP＝Ir　P用户＝U3I3＝U4I4. (2)电路知识：U2＝ΔU＋U3　ΔU＝I2r.
第3步例证——典例印证,思维深化　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40 m3/s,现欲在此河段安装一台发电功率为1 000千瓦的发电机发电．
(1)设发电机输出电压为500 V,在输送途中允许的电阻为5 Ω,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10 m/s2)
【答案】　(1)1∶20　(2)5 m
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 Ω的输电线输电给500 km外的用户,其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV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2×105 AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV
C．若改用5 kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108 kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r, U为输电电压,r为输电线的电阻
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500 kW,端电压为500 V,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 Ω,降压变压器的输出电压为220 V,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)2 500 V　(2)60 kW　(3)10∶1(4)440 kW
“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ΔP＝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,输电线路上损失的电压越大B．输电线路上损失的电压与输送电流成正比C．输电线路上损失的功率跟输送电流的平方成正比D．输电导线总电阻r两端的电压等于输送的电压