人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送完整版ppt课件

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3.4 电能的输送
人教版高中物理选修二
目录
大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
新疆风力发电
新知导入
为了合理利用能源,发电站要建在靠近这些能源地方：
火力发电站
风力发电站
水利发电站
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用电的地方却分布很广:
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我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区,而用电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？
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保证供电线路可靠地工作，故障少
输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
保证电能的质量——电压和频率稳定
各种用电设备都是按照一定的工作电压设计的，电压过低或过高，用电器都不能正常工作，甚至会造成损坏。使用交流的用电器还要求频率稳定。
新知探究
交流直流输电之争
　1882年爱迪生电气照明公司在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。
　　美国发明家威斯汀豪斯 组建了自己的电气公司，致力于推广交流输电。
VS
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二、降低输电损耗的两个途径
P损＝I2r
输电线上的功率损失：
新知探究
（1）减小输电线的电阻
根据电阻定律，
 ：选用电阻率小的金属材料
L：输电距离一定
S：适当增大导线的横截面积
二、降低输电损耗的两个途径
新知探究
【例题1】把功率为200 kW的电能用铝线送到10 km外的地方，如果用220 V的电压输电，并且使功率损失为输送功率的10%，铝线的横截面积应为多大？（已知：铝的电阻率2.9×10-8 Ω m）
输送功率200 kW指的是什么功率？
输送功率 P=P损+P用
输电电压 U=U线+U用
输电电压220 V是谁两端的电压？
 
 
 
 
导线横截面积的增加是有一定限度的。过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电线太重、太粗会给铺设工作带来困难，不满足“经济”的要求。
 
解析：
新知应用
1.在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一?在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半线路上损失的功率减为原来的几分之一?2.通过第2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电 线路的损耗更为有效?3.怎样计算用户消耗的功率P?4.在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？
因为：P损=I2r
1.电阻减半：
2.减少电流对降低损耗更有效
电流减半：
3.P=P损+P用
P用=P-P损
P用=UI-I2r
4.要想在用户得到的功率不变的前提下降低电流I，那就要提高输送电压U。
新知应用
（2）减小输电导线中的电流——提高输送电压U（高压输电）
P用=UI-I2r
P损=I2r
P=UI
，P损变为1/n2 。
U提高n倍
，I降低为1/n
，p不变
依照不同情况（距离远近、输送功率大小等）选择合适的输电电压。 目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已经采用500 kV 和750 kV 的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV 的特高压。
二、降低输电损耗的两个途径
新知探究
解析：
【例题2】中国已投产运行的1 000 kV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500 kV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1 000 kV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C．输电线上降落的电压将变为原来的1/2 D．输电线上损耗的电功率将变为原来的1/2
C
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三、电网供电
1.电能输送的基本模型
升压变压器
降压变压器
新知探究
1.电能输送的基本模型
升压变压器
降压变压器
三、电网供电
新知探究
新知探究
新知探究
新知探究
新知探究
远距离输电原理图
升压变压器
降压变压器
新知探究
交流高压输电的基本环节
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10千伏
几百千伏
100千伏左右
10千伏左右
220伏
发电机和变压器∶ 决定电压
用户∶决定功率和电流
缺陷：产能浪费
2.一对一供电
三、电网供电
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3.电网供电
优点：合理调度电力，减少断电风险
我国的电网：国家电网和南方电网。
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
三、电网供电
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发电站
用户
电压关系：　U1：U2= n1：n2 　 U3：U4= n3：n4 U2= U损+ U3电流关系：　I1：I2＝n2 : n1　　　　　 I3：I4＝n4 : n3 　　 I2 = I3功率关系： P1=P2 　　　　　 P2=P3+P损 　　 P3=P4
4.输电线路中的参量关系
三、电网供电
新知探究
输送距离
送电电压
送电方式
100KW以下
几百米以内
220V
低压送电
几千千瓦～几万千瓦
几十千米～上百千米
35kv或者110kv
高压送电
10万千瓦以上
几百千米以上
220kv或更高
超高压送电
输送功率
我国目前采用的远距离输电方式：　110kv 220kv 330kv 500kv
新知探究
是不是输电电压越高越好？
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
新知探究
减小输电线的电阻减小输电导线中的电流：提高输电电压（有效途径）
降低输电损耗两个途径
电能输送的基本模型
“多对多”的模式输电技术的发展：直流高压输电
电网供电
高压输电
课　堂　小　结
课堂小结
1、在如图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U1和输电线上的电阻R均保持不变。随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（　　）A.升压变压器的输出电压U2增大B.降压变压器的输出电压U4增大C.输电线上损耗的功率减小D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
D
新知巩固
2、从发电站输出的功率为200kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用110V和11kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。
解析：
输电电压为U1=110V时，输电电流I1,有
电压损失
输电电压为U2=11kV时，输电电流I2,有
电压损失
损失功率P=200kW
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3、某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制位5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流是多少？输电线上的电流是多少？
解析：
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（2）输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？
解析：
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（3）两个变压器的匝数比等于多少？
解析：
新知巩固
1.输电导线的功率损失分析：减小电阻(受条件制约)高电压输电(应用广泛)P损=I2R=P 2R线/U 2送2 .简单输送电路的计算和步骤：画出供电图以变压器铁心为界线分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律分析.各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系求解。
课堂小结
1．发电厂电机的输出电压为U1,,发电厂至学校的的输电导线总电阻为R通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2，则输电导线上损耗的功率可表示为：　A．U12/R　　 B．(U1-U2)2/R 　　　C．I2R D．(U1-U2)I
新知巩固
2．一小型水力发电站，水流量为1m3/S,落差为5m，发电机的总效率为50％,输出电压为350V,输电线总电阻为4Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5％,需要安装升压变压器，用户需要电压为220V，所以到用户需要装降压变压器(g取9.8m/s2)试求：(1)发电机的输出功率(2)输电线路上的电流强度(3)升压变压器的原副线圈的匝数之比(4)降压变压器原副线圈匝数之比
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课程结束
人教版高中物理选修二