2018-2019学年度高中物理(人教版)选修3-2教学课件：第五章 5 电能的输送
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5
电能的输送
目标导航
学习目标 1.能说出交变电流从变电站到用户的输电过程。 2.会分析远距离输电时的电压损失和功率损失。 3.记住远距离输电线路的基本构成,会对简单的远距 离输电线路进行定量计算。 重点:输电线路的分析与计算。 难点:远距离输电回路的分析方法。
重点难点
激趣诱思
我国智能电网建设正稳步推进,“十二五”规划纲要中明确指出 依托信息、控制和储能等先进技术,推进智能电网建设,切实加强城 乡电网建设与改造,到 2020 年形成 “五纵六横”特高压输电骨干网 架,全面建成智能电网。
为什么要采用交流高压输电呢?在高压输电时要考虑哪些因 素?
简答 :根据 P=UI 可知 ,在输送功率一定的情况下,提高输电电 压 ,可减小输电电流,这样就可以减少电能损失。在高压输电中需要 考虑的因素主要有:如何减小输电的电流和输电线的电阻。电压也 不是越高越好,因为电压越高,对输电线和变压器的要求越高,要综合 考虑。
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
一、 输电线上的电压损失和功率损失
知识精要 1.输电线路中的几个概念 (1)输电电压:是指加在输电线始端的电压,如图中的 U。
注意,输电电压是发电厂输出端电压 U,而不是用户端得到的电 压 U'。 (2)损失电压:是指输电线路始端电压 U 与末端电压 U'的差值, 即损失在输电线路上的电压。 U 损=U-U'=IR 由公式可知,输电电流 I 越大 ,则损失的电压 U 损越大。 (3)输送功率:是指输电线始端输入的功率,如图中的 P,P=IU。
预习导引
1.输送电能的基本要求
2.降低输电损耗的途径 (1)损耗原因:由于输电导线有电阻(R),输电线中有电流 I,所以 输电线上有电压损失 ΔU=IR,电流通过导线发热损失功率 ΔP=I2R。 (2)减少损耗的途径: ①减小输电线电阻。 ②减小输电线上的电流。 ③由 P=UI 可知 ,在输送功率不变时,增大 U 可减小 I。
������ 线= R ������
线
。
(4)损失功率:是指由于输电线发热而消耗的功率,即输送功率与 用户实际得到功率的差I 越大,P 损越大。
������ 2 R ������
线
=P-P'。
2.减小功率损失的方法 根据公式 P 损=I2R 可知,减小输电线路上功率损失的方法有两 种: (1)减小电阻:据 R=ρ 判断,a.减小输电线的长度 L: 由于输电距 离一定,所以在实际中不可能通过减小 L 来减小 R。 b.减小电阻率 ρ:目前,一般用电阻率较小的铜或铝作为输电线材料。c.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。 (2)减小输电导线的电流 I:据 中不能通过用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。b.提高输电 电压 U:在输送电功率 P 一定、输电线电阻一定的条件下,输电电压 提高到原来的 n 倍 ,根据 P
1 为原来的 2 。 ������ ������ 2 )R 损=( ������������ ������ I= 判断,a.减小输送功率:在实际 ������ ������ ������
可知,输电线上的功率损耗将降
典题例解 【例 1】 (多选题 )如图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( )
预习交流 1 为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗? 答案 :用电高峰期,高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流 较大,输电线上有较大的电压损失,因此加在白炽灯上的电压变低,白 炽灯达不到额定功率,因此灯光较暗。 3.电网供电 (1)远距离输电基本原理:在发电站内用升压变压器升压,然后进 行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。 (2)电网:通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连 接起来,形成全国性或地区性的输电网络。 (3)电网输电的优点: ①降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效益。 ②减少断电的风险 ,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的 质量。 ③合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。
预习交流 2 判断正误 : (1)输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。( ) (2)降低输电损耗的唯一途径是减小输电线的电阻。 ( ) (3)采用高压输电可以减少输电损耗。 ( ) (4)现在世界各国普遍采用一个电厂与一批用户“一对一”的供 电方式。 ( ) (5)采用电网送电可以降低一次能源的运输成本,获得最大的经 济效益。 ( )
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2
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大输电线的横截面积,输电线的电阻会减小,则能减小输电线上的功 率损失,选项 A 对 ;由 P=UI 可知 ,P 一定的情况下,输送电压 U 越大 ,I 越小,ΔP 越小,选项 B 对 ;若输电电压一定,输送功率越大,则电流 I 越大,ΔP 越大,选项 C 错 ;输电电压并不一定越高越好,因为电压越 高 ,对于安全和技术的要求越高,选项 D 对。 答案:ABD
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
解析 :根据输电原理,电路中的功率损耗 ΔP=I R 线 ,而 R 线 =ρ ,增
(
迁移应用 关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是 ) A.由功率 P= ,应降低输电电压,增大导线电阻 B.由 P=IU,应降低输电电压,减小输电电流 C.由 P=I2R,应减小导线电阻或减小输电电流 D.上述说法均不对
������ ������2
解析:因为输电线上的功率损耗 ΔP=I2R=( )2· R,其中 P 为输电 功率,U 为输电电压,I 为输电电流,R 为导线电阻,要减小远距离输电 线上的功率损耗,需减小导线电阻或减小输电电流,C 项对;或者提高 输电电压以减小输电电流,A、B 错。 答案:C
电能的输送
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学习目标 1.能说出交变电流从变电站到用户的输电过程。 2.会分析远距离输电时的电压损失和功率损失。 3.记住远距离输电线路的基本构成,会对简单的远距 离输电线路进行定量计算。 重点:输电线路的分析与计算。 难点:远距离输电回路的分析方法。
重点难点
激趣诱思
我国智能电网建设正稳步推进,“十二五”规划纲要中明确指出 依托信息、控制和储能等先进技术,推进智能电网建设,切实加强城 乡电网建设与改造,到 2020 年形成 “五纵六横”特高压输电骨干网 架,全面建成智能电网。
为什么要采用交流高压输电呢?在高压输电时要考虑哪些因 素?
简答 :根据 P=UI 可知 ,在输送功率一定的情况下,提高输电电 压 ,可减小输电电流,这样就可以减少电能损失。在高压输电中需要 考虑的因素主要有:如何减小输电的电流和输电线的电阻。电压也 不是越高越好,因为电压越高,对输电线和变压器的要求越高,要综合 考虑。
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
一、 输电线上的电压损失和功率损失
知识精要 1.输电线路中的几个概念 (1)输电电压:是指加在输电线始端的电压,如图中的 U。
注意,输电电压是发电厂输出端电压 U,而不是用户端得到的电 压 U'。 (2)损失电压:是指输电线路始端电压 U 与末端电压 U'的差值, 即损失在输电线路上的电压。 U 损=U-U'=IR 由公式可知,输电电流 I 越大 ,则损失的电压 U 损越大。 (3)输送功率:是指输电线始端输入的功率,如图中的 P,P=IU。
预习导引
1.输送电能的基本要求
2.降低输电损耗的途径 (1)损耗原因:由于输电导线有电阻(R),输电线中有电流 I,所以 输电线上有电压损失 ΔU=IR,电流通过导线发热损失功率 ΔP=I2R。 (2)减少损耗的途径: ①减小输电线电阻。 ②减小输电线上的电流。 ③由 P=UI 可知 ,在输送功率不变时,增大 U 可减小 I。
������ 线= R ������
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。
(4)损失功率:是指由于输电线发热而消耗的功率,即输送功率与 用户实际得到功率的差I 越大,P 损越大。
������ 2 R ������
线
=P-P'。
2.减小功率损失的方法 根据公式 P 损=I2R 可知,减小输电线路上功率损失的方法有两 种: (1)减小电阻:据 R=ρ 判断,a.减小输电线的长度 L: 由于输电距 离一定,所以在实际中不可能通过减小 L 来减小 R。 b.减小电阻率 ρ:目前,一般用电阻率较小的铜或铝作为输电线材料。c.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。 (2)减小输电导线的电流 I:据 中不能通过用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。b.提高输电 电压 U:在输送电功率 P 一定、输电线电阻一定的条件下,输电电压 提高到原来的 n 倍 ,根据 P
1 为原来的 2 。 ������ ������ 2 )R 损=( ������������ ������ I= 判断,a.减小输送功率:在实际 ������ ������ ������
可知,输电线上的功率损耗将降
典题例解 【例 1】 (多选题 )如图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( )
预习交流 1 为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗? 答案 :用电高峰期,高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流 较大,输电线上有较大的电压损失,因此加在白炽灯上的电压变低,白 炽灯达不到额定功率,因此灯光较暗。 3.电网供电 (1)远距离输电基本原理:在发电站内用升压变压器升压,然后进 行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。 (2)电网:通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连 接起来,形成全国性或地区性的输电网络。 (3)电网输电的优点: ①降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效益。 ②减少断电的风险 ,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的 质量。 ③合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。
预习交流 2 判断正误 : (1)输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。( ) (2)降低输电损耗的唯一途径是减小输电线的电阻。 ( ) (3)采用高压输电可以减少输电损耗。 ( ) (4)现在世界各国普遍采用一个电厂与一批用户“一对一”的供 电方式。 ( ) (5)采用电网送电可以降低一次能源的运输成本,获得最大的经 济效益。 ( )
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大输电线的横截面积,输电线的电阻会减小,则能减小输电线上的功 率损失,选项 A 对 ;由 P=UI 可知 ,P 一定的情况下,输送电压 U 越大 ,I 越小,ΔP 越小,选项 B 对 ;若输电电压一定,输送功率越大,则电流 I 越大,ΔP 越大,选项 C 错 ;输电电压并不一定越高越好,因为电压越 高 ,对于安全和技术的要求越高,选项 D 对。 答案:ABD
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
解析 :根据输电原理,电路中的功率损耗 ΔP=I R 线 ,而 R 线 =ρ ,增
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迁移应用 关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是 ) A.由功率 P= ,应降低输电电压,增大导线电阻 B.由 P=IU,应降低输电电压,减小输电电流 C.由 P=I2R,应减小导线电阻或减小输电电流 D.上述说法均不对
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解析:因为输电线上的功率损耗 ΔP=I2R=( )2· R,其中 P 为输电 功率,U 为输电电压,I 为输电电流,R 为导线电阻,要减小远距离输电 线上的功率损耗,需减小导线电阻或减小输电电流,C 项对;或者提高 输电电压以减小输电电流,A、B 错。 答案:C