辽宁省大连市高中物理 第5章 交变电流 5.5 电能的输送课件 新人教版选修32.ppt

新西兰地热发电站 大亚湾核电站 秦山核电站 奥克兰 拉斯维加斯 电站站址 用户 负载 远距离 能源丰富有利开发 能源缺乏用电量大 电能的输送是一个理论性和技术性很强的系统工程 第五节电能的输送 1 知识与技能知道输电的过程 了解远距离输电的原理 理解各个物理量的概念及相互关系 知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失 理解为什么远距离输电要用高压 2 过程与方法培养学生的阅读和自学能力 通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考 通过远距离输电原理分析 具体计算及实验验证的过程 使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法 理论分析 计算和实验 3 情感态度与价值观通过对我国远距离输电挂图展示 结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍 教育学生爱护公共设施 做一个合格公民 教育学生节约用电 养成勤俭节约的好习惯 教学重 难点 教学重点理论分析如何减少输电过程的电能损失 远距离输电的原理 教学难点远距离输电原理图的理解 本节导航 1 降低输电损耗的两个途径2 电网供电 1 降低输电损耗的两个途径 需要电能的地方分布很广 而电站相对来说比较集中 因此要把电站的电能向外输送 有的需要输送到远方 这就涉及电能的输送问题 理想远距离输电图 可靠保质经济 1 电能便于远距离输送 2 输送电能的基本要求 电能通过输电线就可以输送到远方 相对于煤炭 石油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说 这是它突出的优点 可靠 是指保证供电线路可靠地工作 少有故障和停电 保质 是指保证电能的质量 即电压和频率稳定 经济 是指输电线路建造和运行的费用低 电能损耗小 输电线上的功率损失 注意 任何输电线都有电阻 存在功率损失 原因 由于输电线长 电阻大 当电流通过输电线时 产生热量q 损失一部分电能 同时输电线上有电压降 故又损失一部分电压 设输电电流为i 输电线电阻为r 则输电线上的功率损失为 如果输送的电功率为p 输电电压为u 输电线的总长度为l 横截面积为s 电阻率为 则功率损失可表示为 减少输电线上功率损失的方法 减小输电线长度l 由于输电距离一定 所以在实际中不可能用减小l来减小r 减小电阻率 目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料 增大导线的横截面积s 这要多耗资金属材料 增加成本 同时给输电线的架设带来很大的困难 1 减小输电线的电阻r 2 减小输电电流i 减小输送功率p 由于电站的装机容量一定 因此电站向外输送的电功率是一定的 即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失 提高输电电压u 在输送功率p一定 输电线电阻r一定的条件下 输电电压提高到原来的n倍 输电线上的功率损失降为原来的1 n2倍 提高输电电压 是减少电能损失的行之有效的办法 是不是输电电压越高越好 为什么 不是 电压过高 会增加绝缘有困难 因而架线的费用增加 输电线路还容易向大气放电 增加电能的损失 要综合考虑 选择合适的输电电压 远距离输电原理图 升压变压器 降压变压器 远距离输电示意图 输电线路 我国常用的远距离输电采用的电压有110kv 220kv 330kv 输电干线采用500kv的超高压 西北电网正在建设750kv的线路 交流高压输电的基本环节 发电站 高压输电 降压变压器 用户 升压变压器 交流高压输电基本环节示意图 2 电网供电 输电过程示意图 1 将多个电厂发的电通过输电线 电站连接起来 形成全国性或地区性输电网络 这就是电网 2 现在 有的还与外国联网 形成国际化的电网 3 优点 减少发电设施的重复建设 降低运输成本 可保证发电和供电的安全可靠 方便调整供需平衡使电力供应更加可靠 质量更高 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 实际采用的几种输电方式 课堂小结 1 输电导线发热损失电能的计算 p损 i2r 2 减少输电导线发热损失电能的方法 减小输电线的r和i 3 减小输电线的电流方法 提高输电电压 p输 4 减小输电线的电阻的方法 选用电阻率小的金属作导线材料 增大导线的横截面 综合 多股绞线 钢芯铝线 5 高压输电全过程 示意图和有关计算 6 电网供电 网络化 国际化 经济 可靠 质量高 高考链接 1 2009北京石景山区 远距离输送交流电都采用高压输电 我国正在研究用比330kv高得多的电压进行输电 采用高压输电的优点是 可节省输电线的铜材料 可根据需要调节交流电的频率 可减少输电线上的能量损失 可加快输电的速度上述四种说法正确的是 a b c d b 2 2008上海高考 某小型实验水电站输出功率是20kw 输电线路总电阻是6 若采用380v输电 求输电线路损耗的功率 解析 1 输电线上的电流强度为i a 52 63a 输电线路损耗的功率为p损 i2r 52 632 6w 16620w 16 62kw 1 学校有一台应急备用发电机 内阻为r 1 升压变压器匝数比为1 4 降压变压器的匝数比为4 1 输电线的总电阻为r 4 全校22个教室 每个教室用 220v 40w 的灯6盏 要求所有灯都正常发光 则 发电机的输出功率多大 发电机的电动势多大 输电线上损耗的电功率多大 课堂练习 解答 1 5424w 2 250v 3 144w 2 发电机的输出电压为220v输出功率为44kw 每条输电线上的电阻为2 1 若将发电机发出的电不经过变压器 直接输送给用户 求用户得到的电压和功率分别是多少 2 如果发电站先用变压比为1 10的升压器将电压升高 经同样的输电线路后再经过10 1的变压器变压后输送给用户 那么用户得到的电压和功率各是多少 解答 1 140v 28000w 2 219 2v 43840w 3 利用超导材料可实现无损耗输电 现有一直流电路 输电总电阻为0 4 它提供给用电器的电功率为40kw 电压为800v 若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线 保持供给用电器的功率和电压不变 那么节约的电功率为 a 1kwb 1 6 103kwc 1 6kwd 10kw 教材习题答案 1 解答 当u 110kv时 导线中的电流i 43 6a 当u 110v时 导线中的电流i 43600a 公式u ir中的u i r对应于同一段电路 同理 公式p ui中的p u i也是对应于同一段电路的物理量 在此题中的功率p并不是输电线上消耗的功率 而是发电机 电源 输电线以及用户构成 的闭合电路的总功率 u是此电路的总电压 而i是回路的总电流 也是流经输电线的电流 如果输电线的电阻为r 则u ir 原因是u并非输电线上的电压降 而p iu 原因是和三个量是对应于同一段电路 即电路总电压u 总电流i 总功率p 2 解答 公式p损 ui和u ir都是错误的 u是输电电压 而非输电线上的电压降 正确的推导应该是 设输电电压为u 输送的电功率为p p损 i2r 1 i p u 2 将公式 2 带入 1 式中 得到 p损 p2 u2r 3 由 3 式可知要减小功率损失p损 就应当用高压送电和减小输电线的电阻r 3 解答 用110v电压输电 电压损失为90v 用11kv电压输电 电压损失为0 9v 4 解答