高二物理人教版选修3-2课件：第五章6电能的输送

1、第五章交变电流学案6电能的输送目标定位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.知识探究自我检测一、降低输电损耗的两个途径 问题设计如图1所示，假定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，输送功率为P，发电厂输出的电压为U.那么：知识探究图1(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？答案在输电线上有功率损失.(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？降低输电损耗的两个途径是什么？答案由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一

2、部分电能转化为电热而损失掉了.这是输电线上功率损失的主要原因.功率损失表达式：PI2r，所以降低输电损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r；减小输电电流I.(3)为什么远距离输电必须用高压呢？答案因为发电厂的输出功率P是一定的，由PUI得，要减小输电电流I，必须提高输送电压U.要点提炼输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R，电流为I)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.UUUIR.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PI2R.(2)若输电线上损失的电压为U，则功率损失还可以表示为P ，P .UI3.减小电压、功率损失的方

3、法(1)减小输电线的电阻由R 可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料， 导体横截面积可减小电阻.(2)减小输电电流I由PUI可知，当输送功率一定时， 电压可以减小电流.增大升高延伸思考为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？答案用电高峰期到用户家中的输电线电流I较大，输电线上损失的电压UIr较大，用户得到的电压UU变低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗.二、远距离输电电路中的各种关系 问题设计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

4、的电阻均忽略不计).答案第一个回路：P1U1I1第三个回路：P4U4I4(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案若两个变压器为理想变压器，要点提炼远距离输电问题的分析1.远距离输电基本原理在发电站内用 升压，然后进行远距离输电，在用电区通过 降到所需的电压.2.解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图3所示，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置.图3升压变压器降压变压器3.分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源.4.综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒：PU1I1U2I2P用户P用户U3I3U4I4.P(2)电路

5、知识：U2 U3UI2RU典例精析一、输电线上功率损失的计算例1超导材料电阻降为零的温度称为临界温度.1987年我国科学家制成了临界温度为90 K的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 ，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，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.1 kW B.1.6103 kWC.1.6 kW D.10 kWA例2三峡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2 500 A(2)某处与

6、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？解析输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W(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？输电线上损失的功率PI22r1 0002210 W2107 W二、远距离输电问题例3某小型水电站的电能输送示意图如图4所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则()图4C.升压

7、变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项D正确.答案AD例4发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 ，如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；解析示意图如图所示答案见解析图(2)求用户得到的电压和功率；解析升压变压器的输出电压根据升压变压器输出功率等于输入功率知，升压变压器输出电流为输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR

8、I2R200.2 V4 V降压变压器上的输入电流和输入电压分别为I3I220 AU3U2UR2 200 V4 V2 196 V降压变压器上的输出电压和输出电流分别为用户得到的功率为P4I4U4200219.6 W4.392104 W答案219.6 V4.392104 W(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率.URIR2000.2 V40 V所以用户得到的电压为U4U1UR220 V40 V180 V用户得到的功率为P4IU4200180 W3.6104 W答案180 V3.6104 W课堂要点小结1.(输电线上功率损失的计算)中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目

9、前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()自我检测答案A2.(输电线上电压损失问题)照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为用电高峰时 ()A.总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压较小B.总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流较小C.总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D.干路电流一定，支路比深夜时多，

10、分去了一部分电流C3.(远距离输电问题)在如图5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压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大图5解析发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(UIR)增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(PI2R)增大，选项C正确；答案CD