第五章交变电流5节电能的输送

1、1. 了解电能的输送。了解电能的输送。2. 了解电能输送的模型。了解电能输送的模型。3. 知道如何高效输电。知道如何高效输电。4. 知道电能输送的电学规律。知道电能输送的电学规律。 本节课通过电能的输送视频影片展示现实生活中是如何来本节课通过电能的输送视频影片展示现实生活中是如何来远距离输电的，给学生一个感性认识并导入新课。远距离输电的，给学生一个感性认识并导入新课。 通过建立远距通过建立远距离输电的物理模型，让学生体会远距离输电的电学特点，并探讨出离输电的物理模型，让学生体会远距离输电的电学特点，并探讨出高压输电是远距离输电的好方法。再通过例题的讲解，帮助学生分高压输电是远距离输电的好方法。

2、再通过例题的讲解，帮助学生分析远距离输电中发电厂、用户、输电线上的电压、功率、电流关系，析远距离输电中发电厂、用户、输电线上的电压、功率、电流关系，掌握远距离输电的电学规律。掌握远距离输电的电学规律。 这节教材是学生综合运用前面所学知识解决实际问题的一个典这节教材是学生综合运用前面所学知识解决实际问题的一个典型例子。通过本节的学习，要注意培养和提高学生运用物理知识分型例子。通过本节的学习，要注意培养和提高学生运用物理知识分析、解决实际问题的能力。教材写得比较详细、通俗，可让学生阅析、解决实际问题的能力。教材写得比较详细、通俗，可让学生阅读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论。读课本，然后提

3、出一些问题引导学生思考、讨论。 讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的。目的是希望学讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的。目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不止一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面。但电损失的因素不止一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面。但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析。实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深

4、入分析。电能的输送电能的输送可靠、保质、经济可靠、保质、经济 r发发电电 厂厂用用 户户U送送输送电压输送电压：电源向外输电时，其两端的电压即为输送：电源向外输电时，其两端的电压即为输送 电压电压 。输送功率输送功率：电源对外发出的功率即输送功率。：电源对外发出的功率即输送功率。 一般情况下用户到电厂的距离很远，输电线上的电一般情况下用户到电厂的距离很远，输电线上的电阻阻 r 比较大比较大在输电过程中，发电厂输送的电能是否全部给了用户？在输电过程中，发电厂输送的电能是否全部给了用户？ r发发电电 厂厂用用 户户U送送U损损U用用由由P =I 2r 可知：可知：减小输电线的电阻减小输电线的电阻减

5、小输电线的电流减小输电线的电流2. 2.若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度一若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度一定的情况下，应采用什么措施定的情况下，应采用什么措施? ?减小材料的电阻率减小材料的电阻率 减小输电线的长度减小输电线的长度 L增加导线的横截面积增加导线的横截面积 S1. 1.如何降低输电损耗？如何降低输电损耗？由由 可知：可知：LRS 把功率为把功率为 220 kW 的电能用铝导线输送到的电能用铝导线输送到 10 km 以以外的地方，要使功率损失为输送功率的外的地方，要使功率损失为输送功率的 10%，用，用 220 V 的电压输电，导线横截面积大约为多少的电压输电，导线横

6、截面积大约为多少 ? ( 铝的电阻率铝的电阻率 = 2.9 10-8 m )S = 132 cm2 在各种金属中银的电阻率最小，但价格昂贵，目前在各种金属中银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线，导线的横截面积能选用电阻率较小的铜或铝作输电线，导线的横截面积能否无限制地增大？否无限制地增大？ 不能无限制地增大，因为这样会多耗费金属材料，不能无限制地增大，因为这样会多耗费金属材料，同时输电线太重不利于架线。同时输电线太重不利于架线。 1. 1. 若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施? ?减小输送功率减小输送功率 P由由

7、P = IU 可知：可知：提高输电电压提高输电电压 U可减小输电电流可减小输电电流 由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功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。输电线上的功率损失。2. 2. 能否通过减小输送功率来减小输电电流能否通过减小输送功率来减小输电电流? ? 1. 把功率为把功率为 22 kW 的电能用总电阻为的电能用总电阻为 2 的导线输送的导线输送到远方的用户，用到远方的用户，用 220 V 的电压输电，导线损失的功率的电压输电，导线损失的功率为多

8、少？若改用为多少？若改用 22 kV 的电压输电，导线损失的功率又的电压输电，导线损失的功率又为多少？为多少？220 V 输电，损失的功率为输电，损失的功率为 24()4 10 WPPRU 22 kV 输电，损失的功率为输电，损失的功率为 2()4 WPPRU 由由 P =I 2r 可知，在输电电流一定的情况下，线可知，在输电电流一定的情况下，线路路电阻电阻减为原来的减为原来的一半一半，线路损耗的功率减为原来的，线路损耗的功率减为原来的一半一半。 在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由 P = UI 可知：线路中可知：线路中电流电流减为原来的减为原来的

9、一半一半，而损耗的功，而损耗的功率减为原来的率减为原来的四分之一四分之一。 采用高压输电是减小输电线上功率损失的最采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施有效、最经济的措施发电站一次高压变电站二次高压变电站长距离输电线路低压变电站用 户用用 户户发发电电站站升升压压变变压压器器高压输电高压输电降压变压器降压变压器功率关系：功率关系：电压关系：电压关系：电流关系：电流关系：2121nnUU 1221nnII 4343nnUU 3443nnII 32II 32UUU 21PP 32PPP 43PP U1U4U2U3R用用I2F r线线I1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4P

10、在高压输电模型中，设发电机的输出功率为在高压输电模型中，设发电机的输出功率为 P，输送，输送电压为电压为 U1，输电线的电阻，输电线的电阻 r，升压变压器的原副线圈匝数，升压变压器的原副线圈匝数分别为分别为 n1、n2，降压变压器原副线圈分别为，降压变压器原副线圈分别为 n3、n4，你能，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压分别是多少？分别是多少？U1U4U2U3R用用I2F r线线I1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4P在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中输电线上损失的功率输电线

11、上损失的功率用户得到的功率用户得到的功率 221221()nPPI RRnU11PIU 1221InIn 1221nPInU2121()nPPPPPRnU 用用户户U1U4U2U3I2 I1I3I4发发电电 厂厂用用 户户R在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中U1U4U2U3I2 I1I3I4发发电电 厂厂用用 户户R输电线上损失的电压输电线上损失的电压1221n PUI RRn U 21132121n Un PUUURnn U 434211433121()n Unn Un PURnnnn U 根据上述结果，高压输电能否真的有效降低根据上述结果，高压输电

12、能否真的有效降低能量损耗及电压损耗？能量损耗及电压损耗？ 由由 及及 可知：电压越可知：电压越高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。电压损耗。121n PURn U2121()nPPRnU 低压输电：低压输电：输电功率为输电功率为 100 kW 以下，距离为几百以下，距离为几百米以内，一般采用米以内，一般采用 220 V 的电压输电。的电压输电。 高压输电：高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十千米到几百千米，一般采用离为几十千米到几百千米，一般采用 35 kV 或或 110 kV的电压

13、输电。的电压输电。 超高压输电：超高压输电：输电功率为输电功率为 10 万千瓦以上，距离为万千瓦以上，距离为几百千米，必须采用几百千米，必须采用 220 kV 或更高的电压输电。或更高的电压输电。 有有 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用，输电干线采用 500 kV 超高压，西北电网的电压甚至达到超高压，西北电网的电压甚至达到 750 kV。1. 远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设正在建设 750 kV 线路。采用高压输电的优点是线路。采用高压输电的优点是 ( ) A. 可节省输电线的铜材料可节省输电线的铜材

14、料 B. 可根据需要调节交流电的频率可根据需要调节交流电的频率 C. 可减少输电线上的能量损耗可减少输电线上的能量损耗 D. 可加快输电的速度可加快输电的速度C2. 在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是失，可采用的最佳方法是 ( ) A. 使输电线粗一些使输电线粗一些 B. 减短输电线长度减短输电线长度 C. 减少通电时间减少通电时间 D. 采用高压输电采用高压输电D3. 远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的原来的 n 倍，则下列说法中正确的是倍，则下列说法中

15、正确的是 ( ) A. 输电线上的电流变为原来的输电线上的电流变为原来的 n 倍倍 B. 输电线上的电压损失变为原来的输电线上的电压损失变为原来的 1/n2 C. 输电线上的电功率损失变为原来的输电线上的电功率损失变为原来的 1/n D. 若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的为原来的 n2 倍倍D4. 下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是确的是 ( ) A. 因为热功率因为热功率 P = U 2/R ，所以应降低输送电压，增大，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗 B. 因为热功率因为热功率 P = IU，所以应采用低电压、小电流输，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗电，才能减小输电导线上的热损耗 C. 因为热功率因为热功率 P = I 2R，所以可采用减小输电线电阻或，所以可采用减小输电线电阻或减小