2019_2020学年高中物理第二章交变电流第七节远距离输电课件粤教版选修3_2.pptx
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1、第七节 远距离输电,第二章 交变电流,学科素养与目标要求,物理观念: 1.了解远距离高压输电的原理. 2.理解输电线上电能损失的影响因素. 科学思维: 1.体会降低输电损耗的两个途径,能分析计算高压输电的损耗情况. 2.能分析远距离输电的基本过程,会对基本的远距离输电线路进行定量计算. 3.体会远距离输电的基本要求和电网供电的优点,并能据此设计基本的供电框架图.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习,达标检测,课时对点练,预习新知 夯实基础,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,重点探究,启迪思维 探究重点,自主预习,1.输电线路:由发电站、升压_、输电导线、高压变电所、低压变电所
2、和用户组成. 2.示意图,一、从发电站到用户的输电线路,变压所,二、为什么要用高压输电,1.输电线上的功率损失:PI2R,其中I为_,R为_的电阻. 2.减少电能损失的两种方法 (1)在输电距离一定的情况下,为了减小_,应当选用_小的金属材料,还要尽可能增加导线的_. (2)为减小输电_,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要_输电电压.,输电电流,输电导线,电阻,电阻率,横截面积,电流,提高,三、直流输电,1.高压直流输电的原因:高压交流线路中_引起的电能损失很大,因此采用高压直流输电. 2.直流输电过程,电感、电容,1.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
3、比,与输电线电流的平方成正比.( ) (2)由 可知,输电电压越小,输电线上电功率的损失就越小.( ) (3)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. ( ) (4)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1n,降压变压器匝数比为n1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.( ),即学即用,2.输电线的总电阻为R,输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为_.,重点探究,一、降低输电损耗的两条途径,导学探究,如图所示,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
4、r).那么:,(1)用户两端的电压是多大?,(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗?,答案 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.,(3)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?,答案 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: ,所以降低功率损耗的两条途径为:减小输 电线的电阻r;减小输电电流I,即提高输送电压U.,知识深化,如图1所示:,图1,1.输电线上的电压损失,2.输电线上的功率损失 (1)PI2r,其中I为输电线上
5、的电流,r为输电线的电阻.,(2)PUI或 ,其中U为输电线上的电压损失.,3.减少电压损失和功率损失的方法,例1 三峡水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 2 500 A,(2)在(1)情况下,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?它与输出功率的比值是多少?,解析 输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W,(3)若将输出电压升高至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?它与输出功率的比值是多少?,输电线上损失的功率 PI22r1 0002210 W210
6、7 W,例2 (多选)发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线总电阻为R线,通过输电线的电流为I,学校输入电压为U2,下列计算输电线功率损耗的式子中,正确的是,C.I2R线 D.I(U1U2),解析 输电线功率损耗P损I2R线 IU线,其中U线U1U2,故B、C、 D正确.,提示 P损I2r UI.式中必须注意,U为输电线路上的电压损失, 而不是输电电压.,二、远距离高压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.,导学探究,(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、
7、n3、n4线圈的电阻均忽略不计).,答案 第一个回路:P1U1I1 第二个回路:U2UU3,P2PP3 第三个回路:P4U4I4.,(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?,解决远距离输电问题时,需要画输电的电路图,理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个定律. 1.画图、理清三个回路(如图2所示),知识深化,图2,回路1:P1U1I1 回路2:U2UU3,P2PP3 , I2I3 回路3:P4U4I4.,2.抓住两个联系 (1)理想升压变压器联系回路1和回路2,,(2)理想降压变压器联系回路2和回路3,,3.掌握一个定律 根据能量守恒定律得P2PP3.,例3
8、 发电机两端的电压为220 V,输出功率44 kW,输电导线的总电阻为0.2 ,如果用原、副线圈匝数比为110的升压变压器升压,经输电线后,再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户. (1)画出全过程的线路示意图;,答案 见解析图,解析 线路示意图如图所示.,(2)求用户得到的电压和功率;,答案 219.6 V 4.392104 W,U损I2R线200.2 V4 V. 所以降压变压器原线圈的输入电压和电流分别为 U3U2U损2 200 V4 V2 196 V, I3I220 A. 降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为,用户得到的功率为 P4U4I4219.6200 W4.3921
9、04 W.,(3)若不经过变压而直接送给用户,求用户得到的电压和功率.,答案 180 V 3.6104 W,解析 若直接给用户供电,线路示意图如图所示,,输电线路上的电压损失 UIR线2000.2 V40 V. 所以用户得到的电压 U2U1U220 V40 V180 V. 用户得到的功率为 PU2I180200 W3.6104 W.,针对训练 (多选)(2018东江高级中学高二下学期月考)如图3所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用总电阻为3 的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压
10、器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器).对整个送电过程,下列说法正确的是,图3,A.输电线上的损失功率为300 W B.升压变压器的匝数比为1100 C.降压变压器的输入电压为4 970 V D.降压变压器的匝数比为1001,解析 输电线上损失功率为P损P0.6%50 kW0.6%300 W,A项正确;,输电线上损失的电压为U损I2R103 V30 V,降压变压器输入电压为U35 000 V30 V4 970 V,C项正确.,达标检测,1.(输电线上功率损失的计算)(2017南京市学情调研卷)“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证,它将西部丰富的能源转化为电能输送
11、到电力供应紧张的沿海地区.为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量,需要采用高压输电,在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下,将输送电压提高到原来的10倍,则输电线路中电阻损耗的能量将减少到原来的,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2.(输电线上功率损失的计算)(2018江苏单科)采用220 kV高压向远方的城市输 电.当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的 ,输电电压应 变为 A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV,A.U1U2U4U3 B.用户的电压U4增加 C.输电线上的损失功率增大 D.输电线上损耗的功率占总输送功率的比例增大,3.(远
12、距离高压输电的分析与计算)(多选)如图4为远距离输电示意图,发电机的输出电压U1和输电线的总电阻r、理想变压器匝数均不变,且n1n2n4n3.当用户用电器的总功率增大时,1,2,3,4,5,图4,用户用电器总功率增大时,输送功率变大,输电线上的电流增大,根据P损I2r知,输电线上损耗的功率增大,根据UIr知,输电线上的电压损失变大;发电机的输出电压U1不变,则升压变压器的输出电压U2不变,降压变压器的输入电压U3变小,用户的电压U4减小,故B错误,C正确.,1,2,3,4,5,4.(远距离输电损耗的计算)(2018孝感市高二期中)在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失.有一个小型发电
13、站,发电机输出的电功率为P500 kW,当使用U5 kV的电压输电时,测得安装在输电线起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4 800 kWh. (1)求输电线上的电流I、输电线的总电阻r和输电线上损失的电压U损.,1,2,3,4,5,答案 100 A 20 2 000 V,由输电线上损失的功率P损I2r 得输电线的总电阻r20 输电线上损失的电压U损Ir2 000 V.,1,2,3,4,5,(2)若想把损失功率控制为输送功率的1.6%,又不改变输电线,那么发电站应使用多高的电压向外输电?输电线上损失的电压是多少?,1,2,3,4,5,答案 25 kV 400 V,解析 由题意知损失功率P损P
14、1.6%8 kW 由P损I2r 得输电线上的电流I20 A,1,2,3,4,5,输电线上损失的电压U损Ir400 V.,5.(远距离高压输电的分析与计算)一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户,已知发电机的输出功率为500 kW,路端电压为500 V,升压变压器原、副线圈的匝数比为15,两变压器间输电线的总电阻为1.5 ,降压变压器的输出电压为220 V,不计变压器能量损耗,求: (1)升压变压器副线圈两端的电压;,1,2,3,4,5,答案 2 500 V,解析 输电线路原理图如图所示,升压变压器副线圈两端的电压,(2)输电导线上的功率损失及用户得到的功率;,1,2,3,4,5,答案
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- 2019 _2020 学年 高中物理 第二 章交变 电流 第七 远距离 输电 课件 粤教版 选修 _2
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