电能的输送 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

问题：我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区,而用电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？新课导入第4节电能的输送新课导入输送电能的基本要求保证供电线路可靠地工作，故障少输电线路建造和运行费用低，电能损耗少保证电能的质量——电压和频率稳定各种用电设备都是按照一定的工作电压设计的，电压过低或过高，用电器都不能正常工作，甚至会造成损坏。使用交流的用电器还要求频率稳定。1可靠2保质3经济U用rUI发电厂~用户串联分压：1.功率和电压损失U损U=U损+U用U损=Ir电压损失：PP损P用能量守恒：P=P损+P用功率损失：P损=I2r注意：如果每根导线的电阻为r，则：U损=2Ir，P损=2I2r。学习任务一降低输电损耗的两个途径学习任务一2.降低输电损耗的两个途径P损＝I2r途径一：减少输电线的电阻rU用rUI发电厂~用户U损PP损P用途径二：减少输电线的电流I①减小材料的电阻率ρ：用铜或铝②减小输电线的长度L：③可适当增大导线横截面积S：途径一：减少输电线的电阻r不可行有一定限度思考与讨论途径二：减少输电线的电流I假定输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r。在图中导线的电阻集中画为一个电阻r。1.怎样计算输电线路损失的功率?2.在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一?在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半线路上损失的功率减为原来的几分之一?3.通过第2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?4.怎样计算用户消耗的功率P?5.在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？1.P损=I2r2.电阻减半：3.减少电流对降低损耗更有效电流减半：思考与讨论4.P=P损+P用P用=P-P损P用=UI-I2r5.要想在用户得到的功率不变的前提下降低电流I，那就要提高输送电压U。3.高压输电P用=UI-I2rP损=I2rP=UI，P损变为1/n2。U提高n倍，I降低为1/n，p不变高压，可以击穿塑料

学习任务一BC

学习任务一输电线路功率损失的计算方法学习任务一P损=R线I线为输电线路上的电流,R线为线路电阻P损=ΔU为输电线路上损失的电压,R线为线路电阻P损=ΔU·I线ΔU为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流P损=ρP为发电站输出功率,U为输电电压,ρ为电阻率,L为输电线的总长度,S为输电线的横截面积学习任务二学习任务二远距离输电电路中的各种关系1.电能输送的基本模型升压变压器降压变压器[模型建构]学习任务二学习任务二远距离输电电路中的各种关系2.电能输送的关系式[模型建构]功率关系：电压关系：电流关系：

I2＝I3＝I线例2

(多选)[2023·杭州高级中学月考]如图所示,一小水电站输出的电功率为P=20kW,输出电压U0=400V,经理想升压变压器T1变为2000V电压远距离输送,输电线总电阻为r=10Ω,最后经理想降压变压器T2降为220V向用户供电.下列说法正确的是(

)A.变压器T1原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶5B.输电线上的电流为50AC.输电线上损失的电功率为25kWD.变压器T2原、副线圈的匝数比n3∶n4=95∶11学习任务二AD学习任务二远距离输电电路中的各种关系

学习任务二变式2

风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100kW,输出电压是250V,用户需要的电压是220V,输电线电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;

学习任务二学习任务二

变式2

风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100kW,输出电压是250V,用户需要的电压是220V,输电线电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:(2)用户得到的电功率.[解析]

用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为P用=P-P损=P(1-4%)=100×96%kW=96kW.学习任务二[答案]

96kW

1.分析远距离输电问题的基本思路对远距离输电问题应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”的顺序分析,或者反过来从用电器到发电机一步一步地进行分析.2.分析远距离输电问题的三个“关键”(1)理清三个回路学习任务二

学习任务二课堂小结电能的输送降低输电损耗的两个途径减小输电线电阻减小输电电流远距离输电原理图常用关系

远距离高压输电电路中的各种关系电网供电电压损耗输电电流关系功率关系电功率损耗电压、电流关系课后习题1.采用110kV高压输电，输送电功率为4800kW的电能，输电导线中的电流是多少？如果用110V电压输送同样功率的电能，输电导线中电流是多少？我们在初中曾经做过类似的题目，那时是用直流电路的知识来处理的。在纯电阻的交流电路中，同样有公式U＝IR和P＝UI。想想看，这里的U和I的含义与初中有什么不同？课后习题2.以下是一段关于输电线损失功率的推导。将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率。设输电电压为U，则功率损失为P损＝UI（1）而U＝IR（2）将（2）式代入（1）式，得到P损＝U2/R（3）由（3）式可知，要减小功率损失P损，就应当用低压送电和增大输电线的电阻R。这段推导错在哪里？课后习题3.从发电站输出的功率为200kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用1100V和11kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。课后习题4.如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，求导线的横截面积之比。课后习题5.某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端