广西专版2023-2024学年新教材高中物理第3章交变电流4电能的输送课件新人教版选择性必修第二册

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电能的输送课前·基础认知课堂·重难突破素养·目标定位随堂训练素养·目标定位目

标

素

养1.知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。2.知道远距离输电时输电线的损失与哪些因素有关,理解高压输电的道理。3.知道远距离输电线路的基本构成,会对简单的远距离输电线路进行定量计算。知

识

概

览课前·基础认知一、降低输电损耗的两个途径1.输送电能的基本要求。(1)可靠:指保证供电线路可靠地工作,故障少。(2)保质:保证电能的质量——电压和频率稳定。(3)经济:指输电线路建造和运行的费用低,电能损耗少。2.降低输电损耗的两个途径。(1)损耗原因:设输电电流为I,输电线的电阻为r,则输电线上的功率损失为P=I2r。(2)减少损耗的途径:①减小输电线的电阻。②减小输电导线中的电流。3.高压输电。(1)采用高压输电的原因:输电功率P=UI,在输送功率一定的情况下,提高输电电压,可减小输电电流,从而减少输电线上的功率损失。(2)输电电压并不是越高越好。电压越高,对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高,线路修建费用会增多。(3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济要求等,选择合适的电压。微判断(1)仅仅从减少能量损失的角度看,输送功率一定的情况下,输电电压越高,损失的能量越少。(

)(2)在输送功率和输电电压一定、使用同种材料的导线时,越粗的导线损失的电压越小。(

)(3)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。(

)(4)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。(

)√√××二、电网供电1.远距离输电基本原理。在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。2.电网。通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区性的输电网络。3.电网输电的优点。(1)降低一次能源的运输成本,获得最大经济效益。(2)减少断电的风险,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的质量。(3)合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。微思考

超导材料,是指在一定的低温条件下电阻等于零以及排斥磁力线的材料。现已发现有28种元素和几千种合金及化合物可以成为超导体。零电阻超导材料处于超导态时电阻为零,能够无损耗地传输电能。利用超导线输电可以很大程度地减少输电损耗,从输送电能的要求分析,我国现在为什么不大规模使用超导线输电?提示:利用超导线输电,材料比较贵重,不经济,技术要求也比较高,所以现在我国不能大规模使用。课堂·重难突破远距离输电重难归纳1.远距离输电的几个基本关系式。用U1和U2两种电压通过相同长度和材料的导线输电,若输送的电功率相等,在输电导线上损失的电功率也相同,则在两种情况下输电导线截面积之比S1∶S2为多少?典例剖析【例题】某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向R0=11Ω的纯电阻用电器供电。已知输电线的总电阻R=10Ω,T2的原、副线圈匝数比为4∶1,用电器两端的电压为u=220

sin100πt(V),将T1、T2均视为理想变压器。下列说法正确的是(

)A.降压变压器的输入功率为4400WB.升压变压器中电流的频率为100HzC.输电线消耗的功率为500WD.当用电器的电阻减小时,输电线消耗的功率减小答案:A特别提醒处理远距离输电的方法技巧:(1)画好一张图——远距离输电示意图;(2)抓住电两端——发电站和用户;(3)分析一条线——输电线;(4)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压;(5)区分三个量——输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)。学以致用某小型发电站发电机输出的交流电压为500V,输出的电功率为50kW,用电阻为3Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程,下列说法正确的是(

)A.输电线上损失的功率为300WB.升压变压器的匝数比为1∶100C.输电线上的电流为100AD.降压变压器的输入电压为4700V答案:A随堂训练1.下图是远距离输电的示意图,下列说法正确的是(

)A.a是升压变压器,b是降压变压器B.a是降压变压器,b是升压变压器C.a的输出电压等于b的输入电压D.a的输出电压等于输电线上损失的电压答案:A解析:远距离输电先升压,后降压,选项A正确,B错误。由于输电线上有电压损失,故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损失的电压之和,选项C、D错误。2.随着社会经济的发展,人们对能源的需求也日益扩大,节能变得越来越重要。某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电。若发电厂输出电压为

U1,输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P0,用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是(

)A.输电线上损失的功率为B.输电线上损失的功率为C.若要减少输电线上损失的功率,可以采用更高的电压输电D.采用更高的电压输电会降低输电的效率答案:C解析:设发电厂输出功率为P,则输电线上损失的功率ΔP=P-P0,ΔP=I2R=

,选项A、B错误。采用更高的电压输电,可以减小输电导线中的电流,故可以减少输电线上损失的功率,选项C正确。采用更高的电压输电,输电线上损失的功率减少,可提高输电的效率,选项D错误。3.输电导线的电阻为R,输送电功率为P。现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为(

)答案:C4.发电厂的输出电压为U1,发电厂至用户间输电导线的总电阻为R,通过导线的电流为I,用户得到的电压为U2,则下列输电导线上损耗功率的表达式错误的是(

)答案:C解析:发电厂的输出电压为U1,用户得到的电压为U2,则输电线上的电压损失ΔU=U1-U2,输电线上损失的功率为P损=ΔUI=I(U1-U2)或

,故选项A、D正确。因为输电线上的电流为I,则输电线上损失的功率P损=I2R,故选项B正确,C错误。5.某交流发电机输出功率为5×105W,输出电压为U=1.0×103V,假如输电线的总电阻R=10Ω,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%,用户使用电压U用户=380V。(1)画出输