高中物理 第五章 交变电流 第5节 电能的输送课件 新人教版选修

1、第五章 交变电流,第5讲 电能的输送,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、降低输电损耗的两个途径,如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，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).那么：,图1,(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？,不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.,答案,一、降低输电损耗的两个途径,(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？降低功率损耗有哪些途径？,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. 功率损失的表达式：PI2r r，所以降低功率损耗的两个途径为： 减小输电线的电阻r；减小输电电流I，即提高输送电压U.,答案,图1,1.电压损失：输电线始端电压U与末端电压U的差值U Ir. 2.功率损失：电流的热效应引起功率损失P . 3.减少电压、功率损失的方法： (1)减小电阻：由R 可知，距离l一定时，使用电阻率 的材料， 导体横截面积可减小电阻. (2)提高输送电压

2、：由PUI可知，当输送功率一定时， 电压可以减小电流，即采用高压输电.,UU,I2r,小,增大,升高,判断下列说法的正误. (1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比.( ) (2)由P 可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小.( ) (3)由PI2r可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失.( ) (4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的.( ),二、远距离输电电路中的各种关系,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线圈的电阻均忽略不计).,第一个回路：P1U1I1 第二个回路：U2UU3，P2PP3I RP3 第三个回路：P4U4I4,答案,图2,(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？,答案,图2,(1)功率关系：P1 ，P2 ，P3 ，P线I2UI22R. (2)电压关系： _，U2 . (3)电流关系：n1I1 ，

3、n3I3n4I4，I2_.,P4,P线P3,U3U,P2,n2I2,判断下列说法的正误. (1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.( ) (2)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率比电厂发出的交流电的频率小得越多.( ) (3)远距离输电时，输送电压越高越好.( ),2,题型探究,输电线路上的功率损失，主要是输电线电阻发热造成的损失.常用计算公式： (1)PI2R其中I为输电线路上的电流.,一、输电线上功率损失的计算,例1 (多选)远距离输送交变电流都采用高压输电.采用高压输电的优点是 A.可节省输电线的材料 B.可根据需要调节交变电流的频率 C.可减少输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度,答案,解析,远距离输电时往往输送的电功率一定，根据PUI知，输送电压U,损失一定的情况下，输电线电阻可略大些，导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料)； 若输电线确定，即r确定，则可减少输电线上的能量损耗，故选项A、C正确. 交变电流的频率是一定的，不需调节，输电的速度是一定的，故选B、D错误.,例2 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦. (1

4、)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,(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,注意以下两组物理量的区别 (1)输电电压U与输电线上降落的电压U. (2)输电功率P与输电线上损失的功率P.,二、高压输电线路 1.输送电压：输电线始端电压，即升压变压器副线圈两端电压. 2.用户电压：最终用户得到的电压，若不考虑用户与降压变压器间电线上的电阻，则为降压变压器副线圈两端电压. 3.损失电压：输电线上的电压，等于输电线始端电压与末端电压的差值.,例3 如图3所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则,答案,解析,图3,针对训练 (2015湖州高二质检)如图4所示是远距离输电的示意图，下列说法正确的是,图4,A.a是升压

5、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耗的电压,答案,解析,远距离输电先升压，后降压，选项A正确，选项B错误； 由于输电线上有电压损耗，故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损耗的电压之和，选项C、D错误.,达标检测,3,1.夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电时的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是 A.若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍 B.若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍 C.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供 电时的4倍 D.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功 率为正常供电时的4倍,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,高压输电时PUI，I是输送电路上的电流.用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确； 输电线上的热耗功率PI2R线，则热耗功率变为正常时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误； 由PI2R线，则热耗功率不变，D错误.,2.(2016杭州余杭区高二第一学期期末)远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U1110 kV和输电电压为U2330 kV输电.则两种情况中，输电线上通过的电流之比I1I2等于 A.11 B.31 C.13 D.91,答案,1,2,3,4,解析,3.(多选)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,答案,解析,1,2,3,4,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5,1,2,3,4,4.某变电站用220 V的电压送电，导线上损失的电功率是输出功率的20%，若要使导线损失的电功率是输出功率的5%，则输出的电压应为_V.,答案,解析,1,2,3,4,440,

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