年高中物理第2章交变电流7电能的输送同步备课课件教科版选修3_2.ppt

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P UI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 U U 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P I2r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 I2 U 2 电压关系 U2 3 电流关系 n1I1 n3I3 n4I4 P2 P线 P3 P4 U3 U 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 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 P I2R 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 2500A 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P2 P P3 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100kW 输出电压是250V 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 答案 解析 6250V16A 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 6000V 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UC 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P UI 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 P I2R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 P I2R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n1 n2 n4 n3 当用户用电器的总电阻减少时A U1 U2 U4 U3B 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