物理选择性必修 第二册4 电能的输送教学演示课件ppt

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1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关。(科学思维)2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理。(科学思维)3.知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题。(科学思维)4.通过对远距离输电的学习,了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献。(科学态度与责任)
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
一、降低输电损耗的两个途径1.输送电能的基本要求(1)可靠:保证供电线路　　　　　　工作,故障少。 (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　　　　低、　　　　　　　　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①减小输电线的电阻:在输电距离一定的情况下,为了减小　　　　,应当选用　　　　　　的金属材料,还要尽可能增加导线的　　　　　　　。 
②减小输电导线中的电流:为减小输电　　　　,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电　　　　。 
通过提高输电电压实现
二、电网供电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。到达数百千米甚至数千千米之外的用电区之后,先后经“一次高压变电站”“二次变电站”降到10 kV左右,然后,一部分电能送往用电量大的工业用户,另一部分经低压变电站的　　　　变压器降压后供给其他用户。 2.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　　　　　　　　,这就是　　　　。 
3.优点(1)减少发电设施的重复建设,降低一次能源的　　　　　　　　。 (2)可保证发电和供电的安全可靠,方便调整　　　　　,使电力供应更加　　　　、　　　　更高。 
情境链接如图为一高压输电线路,随着电压的增加,用电危险性也会跟着增加,为什么还要采用高压输电?
提示 输电功率P=UI,在输送功率一定的情况下,提高输电电压,可以减小输电电流,从而减少输电线上的电能损失。
教材拓展在远距离输电过程中,如何完成高压输电和低压用电?
提示 利用升压变压器提高电压进行远距离高压输电,到达用户端后利用降压变压器降低电压提供低压用电。
易错辨析(1)增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。(　　)(2)高压输电是通过提高电压、减小输电电流来减少输送电路的发热损耗。(　　)(3)高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好。(　　)
提示 增加导线横截面积,减小了导线的电阻,发热功率减小。
提示 输送功率一定的情况下,电压越高,输电电流越小,导线上发热功率越小。
提示 电压越高,对输电电路和变压器的要求就越高,技术难度增大,建造与维护成本增大。
(4)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时,用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。(　　)(5)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1∶n,降压变压器匝数比为n∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。(　　)
提示 用户得到的电压取决于降压变压器。
提示 由于输电导线有电阻,电路上电压会有损耗,升压变压器输入的电压大于降压变压器输出的电压。
探究点一　输电线上的电压损失和功率损失
如图所示,输送功率为P,发电厂输出的电压为U,两条导线的总电阻是r,在图中把导线电阻集中画为r,请思考:
(1)输电线中的电流为多少?在发电厂输送功率一定时,输电线中的电流与输电线电阻及用电器电阻有关系吗?(2)输电线上功率损失的表达式是什么?
要点提示 (1)发电厂相当于一个电源,由P=UI可知,输电线中电流为I= ,与输电线电阻及用电器电阻无关。
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(1)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ΔP=I2R。(2)若输电线上损失的电压为ΔU,则功率损失还可以表示为
3.减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R=ρ 可知,距离l一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截面积可减小电阻。(2)减小输电电流I由P=UI可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流。
【例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,则下列关系式正确的是(　　)
方法技巧　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”。只有理解好“输送”“损失”“得到”的含义,才能避免“张冠李戴”。
1.(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为ΔP,到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1 100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为ΔP',到达B处时电压下降了ΔU'。不考虑其他因素的影响,则(　　)
探究点二　高压输电线路的分析与计算
某发电站向远处送电的示意图如图所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路。(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)。请思考:
(1)用图中的电压和电流表示出四个功率和损耗功率,并写出它们间的关系。(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系?
要点提示 (1)P1=U1I1,P2=U2I2,P3=U3I3,P4=U4I4,ΔP=ΔUI2。P1=P2,P3=P4,ΔP=P2-P3。
输送过程如图所示,可以划分为三个回路
(1)分析远距离输电线路的有效方法是理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个定律,其关系如下表所示:
特别提示　(1)注意区别:①输电电压U与输电线上降落的电压ΔU;②输电功率P与输电线上损失的功率ΔP。(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ΔU=IR、ΔP=I2R判断ΔU、ΔP的变化。
【例2】 如图所示,发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户,升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器,若发电机的输出功率是100 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25。
(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流。(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。
答案 (1)6 250 V　16 A　(2)15.625 Ω　6 000 V
因为ΔU=U2-U3=I2R线,所以U3=U2-I2R线=6 000 V。
2.(多选)(2023山东济宁一中期末)远距离输电示意图如图所示,升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2=1∶5,每根输电线的电阻r=1 Ω,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4=10∶1,在T1的原线圈两端接入一正弦式交变电流,用电设备两端的电压为U4=220 V,消耗的电功率为11 kW,两变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　)A.T1原线圈两端的电压为442 VB.T1原线圈两端的电压为441 VC.输电线上损失的电功率为50 WD.输电线上损失的电功率为25 W
1.(高压输电线路的分析与计算)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机的电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是(　　)
A.发电机输出的电流I1=40 AB.输电线上的电流I线=625 AC.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11D.用户得到的电流I4=455 A
=4 000 V,输电线上损失的电压为U线=I线R线=25×8 V=200 V,故降压变压器输入电压为3 800 V,降压变压器匝数比为3 800∶220=190∶11,选项C正确;降压变压器输出功率等于输入功率,即P4=P3=(100-5) kW=95 kW,则用
2.(输电线上的电压损失和功率损失)三峡电站某机组输出的电功率为5×105 kW。(1)若输出的电压为2×105 V,则输电线上的电流为多少?(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10 Ω,则输电线上损失的功率为多少?它占输出功率的几分之几?(3)若将电压升高至5×105 V,输电线上的电流为多少?输电线上损失的功率又为多少?它占输出功率的几分之几?
(2)输电线上损失的功率ΔP=I2·2r=2 5002×2×10 W=1.25×108 W
3.(高压输电线路的分析与计算)某小型水力发电站的发电输出功率为5×104 W,发电机的输出电压为250 V,输电线总电阻R线=5 Ω。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220 V,不计变压器的能量损失。求:(1)输电线上的电流。(2)升、降压变压器原、副线圈的匝数比。(3)可供多少盏“220 V　40 W”的白炽灯正常工作?