高中物理第2章交变电流7电能的输送同步备课课件教科版选修

,第二章 交变电流,7 电能的输送,学习目标 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关. 2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理. 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,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、电能输送中的电压损失和电能损耗,如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)那么：(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？,不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和,答案,图1,(2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？,答案,图1,减小输电线损耗的方法 (1)电压损失：输电线始端电压U与末端电压U的差值U IR. (2)功率损失：电流的热效应引起功率损失P . (3)减少电压、功率损失的方法： 减小电阻：由R 可知，距离l一定时，使用电阻率 的材料，_导体横截面积可减小电阻 提高输送电压：由PUI可知，当输送功率一定时， 电压可以减小电流，即采用高压输电,小,UU,I2R,增大,升高,判断下列说法的正误 (1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比( ) (2)由P 可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小( ) (3)由PI2r可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失( ) (4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的( ),二、远距离输电电路中的各种关系,某发电站向远处送电的示意图如图2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,图2,(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计),答案,(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？,图2,答案,远距离输电过程的几个基本关系 (1)功率关系：P1 ，P2 ，P3 ，P线I2U (2)电压关系： U2 . (3)电流关系：n1I1 ，n3I3n4I4，,P2,P线P3,P4,U3U,n2I2,判断下列说法的正误 (1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压( ) (2)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1n，降压变压器匝数比为n1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等( ) (3)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电的频率小得越多( ) (4)远距离输电时，输送电压越高越好( ),2,题型探究,一、输电线上功率损失的计算,输电线路上的功率损失，主要是输电线电阻发热造成的损失常用计算公式： (1)PI2R，其中I为输电线路上的电流,例1 三峡水电站某机组输出的电功率为50万千瓦 (1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？,答案,解析,2 500 A,(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？,答案,解析,(3)若将电压升高至50万伏，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？,答案,解析,二、高压输电线路的分析与计算,解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律 (1)画图、理清三个回路(如图3所示) (2)抓住两个联系 理想升压变压器联系回路1和回路2,图3,理想降压变压器联系回路2和回路3,(3)掌握一个定律 根据能量守恒定律得P2PP3.,例2 如图4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125， (1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；,答案,解析,6 250 V 16 A,图4,(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,解析,15.625 6 000 V,图4,针对训练 如图5所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则 A.用户端的电压为 B.输电线上的电压降为U C.理想变压器的输入功率为 D.输电线路上损失的电功率为I1U,图5,答案,解析,达标检测,3,1.夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是 A.若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍 B.若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍 C.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常 供电时的4倍 D.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功 率为正常供电时的4倍,答案,解析,1,2,3,高压输电时PUI，I是输送电路上的电流.用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确； 输电线上的热耗功率PI2R线，则热耗功率变为正常时的4倍，B错误； 用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误；由PI2R线，则热耗功率不变，D错误.,1,2,3,2.(多选)如图6为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1n2n4n3.当用户用电器的总电阻减少时 A.U1U2U4U3 B.用户的电压U4增加 C.输电线上的损失功率增大 D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率,答案,解析,图6,1,2,3,1,2,3,3.(多选)在如图7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