2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第3章交变电流3.4电能的输送课件

4电能的输送\n1.基本知识(1)两种损失比较电能输送中的电压损失和电能损耗两种损失原因分析大小表示减小办法电压损失导线自身存在______U损＝__减小__减小I功率损失导线有电阻电流______P损＝___减小__减小r电阻rIrr热效应I2rI\n②由P＝UI知,输送电功率不变的前提下,提高输电电压,会减小__________,从而减小导线上的发热损失和电压损失．这是降低两种损耗的有效途径．横截面积输电电流\n2．思考判断(1)由P＝UI知,功率损耗与电流成正比．(×)(2)电能的损耗受电流的影响比受电阻的影响更为显著．(√)(3)减小输电线电阻是降低电能损耗的最佳途径．(×)\n\n1.基本知识在发电站附近用_____变压器__________,用输电线输送到远方,在用电地区附近,用____变压器降到所需电压．远距离输电电路图如图2－7－1所示：远距离输电系统图2－7－1升压升高电压降压\n2．思考判断(1)高压输电是通过减小输电电流来减小电路的电能损耗．(√)(2)远距离输电时,若输送的电功率一定,输电电压越高,输电电流就越小,电能损失就越小,所以输电电压越高越好．(×)\n3．探究交流“提高输电电压、减小输电电流”是否与欧姆定律相矛盾？\n1.基本知识(1)使用环节：大功率______输电环节中使用直流输电．(2)直流输电系统直流输电高压\n2．思考判断(1)直流输电的优点是不存在电感和电容引起的电能损失．(√)(2)直流输电过程中没有使用变压器．(×)3．探究交流交流输电有哪些局限性？要克服这些局限性,应怎样去做？【提示】交流输电的局限性有：(1)当交流输电功率很大时,电容、电感引起的电压及电能损失很大；(2)同一电网供电的发电机同步运行,技术存在困难．要克服上述局限性,大功率输电线路可采用直流输电．\n【问题导思】1．输送电能的过程为什么会有能量损失？2．能量损失的大小与哪些因素有关？3．减小输电的能量损失有哪些措施？输电线上的能量损耗\n1．功率损失的原因在电能输送过程中,电流流过输电线时,因输电线有电阻而发热,电能必有一部分转化为内能而损失掉．2．功率损失的大小(1)设输电导线的总电阻为R,输电电流为I,则损失功率为P损＝I2R.\n\n③增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料,增大成本,同时给输电线的架设带来很大的困难．\n\n输送功率是指高压输电线始端的输入功率,输送电压是指高压输电线始端的电压．\n在远距离输电时,输送的电功率为P,输送电压为U,所用导线的电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损失的电功率为P′,用户得到的电功率为P用,则P′、P用的关系式正确的是()\n【审题指导】审题时应注意以下问题：(1)明确输送功率、输送电压、损失功率、损失电压的意义．(2)根据欧姆定律和功率公式进行计算．【答案】BD\n\n【答案】BD\n【问题导思】1．如何分清输电电压和损失电压以及用户电压？2．线路损失电压的原因是怎样的？3．如何减小线路上的电压损失？输电电压、损失电压和用户电压\n1．对几个电压的理解输送电压：输电线始端电压,如图2－7－2中的U2.用户电压：最终用户使用的电压,如图中的U4.损失的电压：输电线始端电压与末端电压的差值(ΔU＝U2－U3),形成的原因是由于输电导线上存在电阻和感抗．图2－7－2\n2．线路电压损失的原因输电导线有电阻,电流通过输电线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端的电压比起始端电压要低,这就是输电线上的电压损失,如图2－7－3所示,U为发电厂的输出电压,P为发电厂的输出功率,U2为用电设备两端的电压,P′为用电设备的输入功率,则输电线上损失的电压为ΔU＝U－U′＝IR.图2－7－3\n3．减小输电线路上电压损失的方法根据ΔU＝IR可知,减小输电线路上电压损失的方法主要有两种：(1)减小输电线路的电阻．(2)减小输电电流I,即提高输电电压．\n1．输电电压是指加在高压输电线始端的电压U,损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU＝IR.2．无论是从减小输电线路上功率损失,还是从减小电压损失来看,都要求提高输电电压,以减小输电电流．\n某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器,经变压器降压后,再用线路接到各用户,设两变压器都是理想变压器,那么在用电高峰期,白炽灯不够亮,但用电总功率增加,这时()A．升压变压器的副线圈的电压变大B．高压输电线路的电压损失变大C．降压变压器的副线圈上的电压变大D．降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大\n【审题指导】解答本题时应注意以下三点：(1)用电高峰期用户端总电阻减小(2)白炽灯不够亮的原因(3)白炽灯两端电压大小的相关因素【解析】用电高峰期,用户端总电阻由于并联电灯增多而减小,从而电流增大,又由U损＝Ir可知,输电导线上的电压损失变大,升压变压器副线圈的电压不变,降压变压器原、副线圈上的电压变小,而降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大．故正确答案为B、D.【答案】BD\n分析此类问题时要弄清输电导线的电阻是能耗和电压损失的原因所在,在高压输电中灵活运用焦耳定律、欧姆定律,抓住电功率的决定因素,把握好能耗与损失电压的平方成正比,与输送电压的平方成反比．\n2．某发电站的输出功率为104kW,输出电压为4kV,通过理想变压器升压后向80km远处供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10-8Ω·m,导线横截面积为1.5×10-4m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%,求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失．\n\n(2)输电线上的电压损失：ΔU＝I2R＝3200V.【答案】(1)80000V(2)3200V\n发电机的端电压220V,输出电功率44kW,输电导线的电阻为0.2Ω,如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线路后,再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压．综合解题方略——高压输电线路的分析与计算\n【审题指导】审题时应注意以下问题：(1)发电机的端电压等于升压变压器原线圈两端的电压．(2)对全过程线路图中各物理量要标注清楚．【规范解答】(1)线路图如图所示：\n\n\n输电线上损失的电压和电功率分别为U损＝IR线＝200×0.2V＝40V,P损＝IU损＝I2R线＝2002×0.2W＝8×103W.所以,用户得到的电压和电功率分别为U用＝U－U损＝220V－40V＝180V,P用＝P总－P损＝44×103W－8×103W＝36kW.【答案】(1)见规范解答(2)219.6V43.92kW(3)180V36kW\n解答电能输送问题应注意的问题1．用户消耗的功率决定输送功率,即用户和线路总共消耗多少功率,发电站就输送多少功率,这是能量守恒定律和变压器原理的体现．2．抓住输电的两头——电源和用电器；分析一条线——输电线；研究两次电压变换——升压变压器和降压变压器．3．注意输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)三者之间的区别和数量关系．\n【备选例题】某小型水电站的电能输送示意图如图教2－7－1所示．发电机的输出电压为200V,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220V的用电器正常工作,则()图教2－7－1\n\n【答案】AD\n\n1．交流输电线路中功率损失的主要原因()A．一定是输电导线具有电阻B．一定是输电导线具有容抗C．一定是输电导线具有感抗D．以上说法均不正确【解析】电能的主要损耗是电热,由ΔP＝I2R可知A选项正确．【答案】A\n2．下列关于远距离高压直流输电的说法中,正确的是()A．直流输电系统只在输电环节是直流,而发电环节和用电环节是交流B．直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流,而输电环节是交流C．整流器将交流变直流,逆变器将直流变交流D．逆变器将交流变直流,整流器将直流变交流\n【解析】直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成,在整流站通过整流器将交流电变换为直流电,在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电．因此选项A、C正确．【答案】AC\n3．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()A．使输电线粗一些B．减小输电线长度C．采用高压输电D．减少通电时间【解析】从造成电能损失的原因分析,要减少电能损失,需要减小电阻、减少输电电流,减少电阻已达到目前技术的极限了,因此,应当采用高压输电,减小输电电流．【答案】C\n【答案】D