高中物理 第3章 电能的输送与变压器 学案1 高压输电原理同步备课课件 沪科版选修

,第3章 电能的输送与变压器,1 高压输电原理,目标定位 1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径. 2.理解高压输电的原理. 3.会对简单的远距离输电线路进行定量计算.,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、远距离输电为什么要用高电压,如图1所示，假定输电线路中的电流为I，两条导线的总电阻为R，在图中导线电阻集中画为r，输送功率为P，发电厂输出的电压为U.那么： (1)远距离大功率输电面临的困难是什么？,在输电线上有功率损失.,答案,图1,(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？,由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一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.,答案,(3)为什么远距离输电必须用高压呢？,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，必须提高输出电压U.,答案,输电线上的电压损失和功率损失(设输电线的电阻为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 .,U·I,3.减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻R 由R 可知，距离L一定时，使用电阻率 的材料， 导体横截面积可以减小电阻. (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.,小,升高,增大,为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？,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较低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗.,答案,例1 (多选)如图2所示为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是 A.增加输电导线的横截面积有利于 减少输电过程中的电能损失 B.高压输电是通过减小输电电流来 减小电路的发热损耗 C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 D.高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好,图2,答案,解析,由P损I2R和R 知S越大，R越小，P损越小，所以A正确.由PUI及P损I2R知B正确，C错误. 电压越高，对输电线路绝缘性能和对变压器的要求越高，实际输送电能时，要综合考虑各种因素，所以D正确.,例2 发电厂发电机直接向学校供电，发电机输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R，导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则下列关于输电线损失的功率的式子中错误的是,答案,解析,用P 求电阻上损失的功率时，U要与电阻R相对应，选项A中的U1是输出电压不是输电线上的电压，故A是错误的. B中的U1U2是输电线上的电压，因此，B是正确的. C、D中的电流I是输电线中的电流，故C、D都是正确的.,例3 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,解析,2 500 A,(2)某处与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？,答案,解析,1.25×108 W 25%,输电线上损失的功率PI2·2r2 5002×2×10 W1.25×108 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？,答案,解析,1 000 A 2×107 W 4%,输电线上损失的功率PI2·2r1 0002×2×10 W2×107 W,针对训练 (多选)在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气，高压输电线因结冰而造成严重损毁，如图3所示，为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰.在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为P；若输电功率和输电线电阻不变，除冰时，需要输电线上热耗功率为9P，则除冰时 A.输电电流为3I B.输电电流为9I C.输电电压为3U D.输电电压为 U,图3,答案,解析,高压线上的热耗功率为PI2R线 若热耗功率变为9P，则9PI2R线 由得I3I，A对.又输送功率不变，PUIUI， 得U U，所以D对.,二、交流输配电网 发电机发出的交变电流先送到 变电站，将电压 到220 kV以上，由高压输电线向远处输送.在用电区，先由第一级变电站将电压 _到110 kV，再输送到第二级变电站，将电压 到10 kV，送到用电区.对普通生活用电，则还要用变压器进一步将电压 到220 V.,升压,升高,降,降,降,达标检测,2,1.(降低输电损耗的途径)中央电视台焦点访谈多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化.近来，农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有 A.提高输送功率 B.增大输送电流 C.提高输电电压 D.减小输电导线的横截面积,1,2,3,4,电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径： (1)减小输电导线中的电流，即可提高输电电压； (2)减小输电线的电阻，即增大输电导线的横截面积，故C正确.,答案,解析,2.(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，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低 B.总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小 C.总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大 D.供电线路上电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小,1,2,3,4,答案,解析,照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电高峰时，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电流越大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，所以电灯比深夜时要显得暗，故选C.,1,2,3,4,3.(输电线上功率损失的计算)远距离输电，原来用电压U0输送，输电线上损失的功率为P0，现要使输电线路上损失的功率减少到原来的1%，在保持输送功率不变的情况下，输电电压变为_U0.,答案,解析,1,2,3,4,10,4.(输电线上功率损失的计算)一座小型发电站，用总电阻是0.5 的输电线把电输送给用户，发电站输送的电功率是20 kW.假如用250 V的电压输电，估算输电导线上的功率损失和用户得到的功率.假如改用500 V的电压输电，输电线上的功率损失和用户得到的功率又各是多少？,答案,解析,1,2,3,4,3.2 kW 16.8 kW 0.8 kW 19.2 kW,1,2,3,4,用户得到的功率为 P用PP损20 kW0.8 kW19.2 kW.,