《（通用）高中物理 第五章 交變電流 5.5 電能的輸送課件 新人教選修32》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用）高中物理 第五章 交變電流 5.5 電能的輸送課件 新人教選修32（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、5 電能的輸送 第五章 交變電流 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解輸電線上電能的損失與哪些因素有關(guān). 2.理解減小電能損失的兩個途徑以及高壓輸電的原理. 3.知道遠(yuǎn)距離輸電的典型電路，并能利用變壓器和電路的規(guī)律解決實際問題. 內(nèi)容索引 自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ) 重點探究 啟迪思維 探究重點 達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān) 自主預(yù)習(xí) 一一、降低輸電損耗的兩個途徑降低輸電損耗的兩個途徑 1.輸送電能的基本要求 (1)可靠：保證供電線路可靠地工作，少有故障. (2)保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量 和 穩(wěn)定. (3)經(jīng)濟(jì)：輸電線路建造和運行的費用低， 損耗小. 2.輸電線上的功率損失：P ，I為輸電電流，r為輸電線的電阻.

2、 3.降低輸電損耗的兩個途徑 (1)減小輸電線的 ：在輸電距離一定的情況下，為了減小 ，應(yīng)當(dāng)選用 的金屬材料，還要盡可能增加導(dǎo)線的 . 頻率 電壓 I2r 電阻 電能 電阻 電阻率小 橫截面積 (2)減小輸電線中的 ：為減小輸電 ，同時又要保證向用戶提供一定的電功率，就要提高 . 二二、電網(wǎng)供電電網(wǎng)供電 1.遠(yuǎn)距離輸電的基本原理：在發(fā)電站內(nèi)用 變壓器 ，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過 變壓器降到所需的電壓. 2.電網(wǎng)：通過網(wǎng)狀的輸電線、 ，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區(qū)性的輸電 . 輸電電壓 升壓 升壓 降壓 變電站 網(wǎng)絡(luò) 電流 電流 3.電網(wǎng)輸電的優(yōu)點 (1)降低一次能源

3、的運輸成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益. (2)減小 的風(fēng)險，調(diào)節(jié)不同地區(qū)電力供需的平衡，保障供電的質(zhì)量. (3)合理調(diào)度電力，使 的供應(yīng)更加可靠，質(zhì)量更高. 斷電 電力 即學(xué)即用即學(xué)即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)輸電線上電功率的損失，與輸電線的電阻成正比，與輸電線電流的平方成正比.( ) (2)由P 可知，輸電電壓越小，輸電線上電功率的損失就越小.( ) (3)使用變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機(jī)輸出的電壓.( ) (4)遠(yuǎn)距離輸電時，若升壓變壓器匝數(shù)比為1n，降壓變壓器匝數(shù)比為n1，則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等.( ) U2r 答案 2.輸電線的總電阻

4、為R，輸送電功率為P.現(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來輸電，則兩次輸電線上損失的功率之比為_. 答案 U22U12 重點探究 答案答案 UUUU r. 導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究 如圖1所示，假定發(fā)電廠輸出的電壓為U，輸送功率為P，輸電線路中的電流是I，兩條導(dǎo)線的總電阻是r(在圖中把導(dǎo)線電阻集中畫為r).那么： (1)用戶兩端的電壓是多大？ 一、降低輸電損耗的兩個途徑 圖1 答案 PU (2)用戶得到的電能與發(fā)電廠輸出的電能相等嗎？ 答案答案 不相等，由能量守恒知，發(fā)電廠輸出的電能等于用戶得到的電能與輸電線上損失的電能之和. (3)輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達(dá)式是什么？降低功率損耗有哪些途徑

5、？ 答案 答案答案 由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過輸電線時，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了，這是輸電線上功率損失的主要原因. 功率損失表達(dá)式：PI2r ，所以降低功率損耗的兩個途徑為： 減小輸電線的電阻r； 減小輸電電流I，即提高輸送電壓U. P2U2r 知識深化知識深化 1.輸電線上的電壓損失：UUUIrPUr. 2.輸電線上的功率損失 (1)PI2r，其中 I 為輸電線上的電流. (2)PU I 或 PU2r，其中 U 為輸電線上的電壓損失. 3.減少電壓損失和功率損失的方法 (1)減小輸電線的電阻r，根據(jù)r ，可減小電阻率，目前一般用電阻率較小的銅或鋁作為導(dǎo)線材料；也可增大導(dǎo)線的橫截面

6、積S，但這要多耗費金屬材料，增加成本，同時給輸電線的架設(shè)帶來很大的困難. (2)減小輸電電流I，根據(jù)I ，在輸送功率P一定，輸電線電阻r一定的條件下，輸電電壓提高到原來的n倍，輸送電流可減為原來的 ，輸電線上的功率損耗將降為原來的 LS PU 1n 1n2 . 例例1 三峽電站某機(jī)組輸出的電功率為50萬千瓦. (1)若輸出的電壓為20萬伏，則輸電線上的電流為多少？ 答案 解析 答案答案 2 500 A 解析解析 由 PUI 得 IPU5108 W2105 V2 500 A (2)在(1)情況下，某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐，則輸電線上損失的功率為多少？它占輸出功率的幾分之幾？ 答案 解

7、析 答案答案 1.25108 W 損失功率與輸出功率之比為PP1.25108 W5108 W14 14 解析解析 輸電線上損失的功率PI2 2r2 5002210 W1.25108 W (3)若將電壓升高至50萬伏，輸電線上的電流為多少？輸電線上損失的功率又為多少？它占輸出功率的幾分之幾？ 答案 解析 答案答案 1 000 A 2107 W 解析解析 將電壓升高至 50 萬伏時，IPU5108 W5105 V1 000 A 125 輸電線上損失的功率PI2 2r1 0002210 W2107 W 損失功率與輸出功率之比為PP2107 W5108 W125. A.U12R線 B.U1U22R線

8、C.I2R線 D.I(U1U2) 例例2 (多選)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線總電阻為R線，通過輸電線的電流為I，學(xué)校輸入電壓為U2，下列計算輸電線功率損耗的式子中，正確的是 答案 解析 解析解析 輸電線功率損耗P損I2R線 IU線，其中U線U1U2， 故B、C、D正確. U 2線R線 P損I2r U I.式中必須注意，U為輸電線路上的電壓損失，而不是輸電電壓. 總結(jié)提升總結(jié)提升 U2r 導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究 某發(fā)電站向遠(yuǎn)處送電的示意圖如圖2所示，其中各部分的物理量已在圖上標(biāo)注，在這個電路中包括三個回路. 二、遠(yuǎn)距離高壓輸電電路中的各種關(guān)系 答案 圖2 (1)結(jié)合閉合電路的知

9、識，分別分析三個回路中各物理量之間的關(guān)系(發(fā)電機(jī)內(nèi)阻、n1、n2、n3、n4線圈的電阻均忽略不計). (2)若兩個變壓器均為理想變壓器，則每個變壓器中的電流、電壓、功率有什么關(guān)系？ 答案 答案答案 U1U2n1n2、I1I2n2n1、P1P2；U3U4n3n4、I3I4n4n3、P3P4. 知識深化知識深化 解決遠(yuǎn)距離輸電問題時，需要畫輸電的電路圖，理清三個回路，抓住兩個聯(lián)系，掌握一個定律. 1.畫圖、理清三個回路(如圖3所示) 圖3 2.抓住兩個聯(lián)系 (1)理想升壓變壓器聯(lián)系回路1和回路2 即U1U2n1n2，I1n1I2n2，P1P2. (2)理想降壓變壓器聯(lián)系回路2和回路3 即U3U4n

10、3n4，I3n3I4n4，P3P4. 3.掌握一個定律 根據(jù)能量守恒定律得P2PP3. 答案答案 6 250 V 16 A 例例3 如圖4所示，發(fā)電站通過升壓變壓器、輸電導(dǎo)線和降壓變壓器把電能輸送到用戶(升壓變壓器和降壓變壓器都可視為理想變壓器)，若發(fā)電機(jī)的輸出功率是100 kW，輸出電壓是250 V，升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為125， 答案 解析 圖4 (1)求升壓變壓器的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流； 解析解析 P損I22R線，P損0.04P1 所以R線 15.625 因為UU2U3I2R線 所以U3U2I2R線6 000 V. 答案答案 15.625 6 000 V (2)若輸電導(dǎo)線

11、中的電功率損失為輸入功率的4%，求輸電導(dǎo)線的總電阻和降壓變壓器原線圈兩端的電壓. 答案 解析 0.04P1I22 達(dá)標(biāo)檢測 1.(輸電線上功率損失的計算輸電線上功率損失的計算)夏天由于用電器的增多，每年夏天都會出現(xiàn)“用電荒”，只好拉閘限電.若某發(fā)電站在供電過程中，用電高峰時輸電的功率是正常供電的2倍，輸電線電阻不變，下列說法正確的是 A.若輸送電壓不變，則用電高峰時輸電電流為正常供電時的2倍 B.若輸送電壓不變，則用電高峰時輸電線上損失的功率為正常供電時的2倍 C.若用電高峰時的輸送電壓變?yōu)檎９╇姷?倍，則此時輸電電流為正常供 電時的4倍 D.若用電高峰時的輸送電壓變?yōu)檎９╇姷?倍，則此時

12、輸電線損失的功率 為正常供電時的4倍 答案 解析 1 2 3 4 5 2.(輸電線上功率損失的計算輸電線上功率損失的計算)(多選)在如圖5所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有 A.升壓變壓器的輸出電壓增大 B.降壓變壓器的輸出電壓增大 C.輸電線上損耗的功率增大 D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大 答案 解析 1 2 3 4 5 圖5 3.(遠(yuǎn)距離高壓輸電的分析與計算遠(yuǎn)距離高壓輸電的分析與計算)如圖6所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖.發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸

13、電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流是I2.則 A.用戶端的電壓為 B.輸電線上的電壓降為U C.理想變壓器的輸入功率為I12r D.輸電線路上損失的電功率為I1U 答案 解析 圖6 I1U1I2 1 2 3 4 5 4.(遠(yuǎn)距離高壓輸電的分析與計算遠(yuǎn)距離高壓輸電的分析與計算)(多選)如圖7為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1和輸電線的總電阻r、理想變壓器匝數(shù)均不變，且n1n2n4n3.當(dāng)用戶用電器的總電阻減小時 A.U1U2U4U3 B.用戶的電壓U4增加 C.輸電線上的損失功率增大 D.用戶消耗的功率等于發(fā)電 機(jī)的輸

14、出功率 答案 解析 圖7 1 2 3 4 5 5.(遠(yuǎn)距離高壓輸電的分析與計算遠(yuǎn)距離高壓輸電的分析與計算)一小型發(fā)電站通過升壓、降壓變壓器把電能輸給用戶，已知發(fā)電機(jī)的輸出功率為500 kW，路端電壓為500 V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為15，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5 ，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，不計變壓器能量損耗，求： (1)升壓變壓器的副線圈兩端電壓； 答案 解析 1 2 3 4 5 答案答案 2 500 V (2)輸電導(dǎo)線上的功率損失； 答案 解析 1 2 3 4 5 答案答案 60 kW 解析解析 輸電導(dǎo)線上的電流 I2P2U2P1U2200 A 輸電導(dǎo)線上的功率損失P損I22r線60 kW (3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比； 答案 解析 1 2 3 4 5 答案答案 101 解析解析 輸電導(dǎo)線上的電壓UI2r線300 V 降壓變壓器原線圈的電壓 U3U2U2 200 V，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 101 n3n4U3U4 (4)用戶得到的功率. 答案答案 440 kW 解析解析 用戶得到的功率P用P1P損440 kW