2017_2018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_220171225253

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 答案
解析
√
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
(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
U1 n1 I1 n2 U3 n3 I3 n4 ＝ 、 ＝ 、 P ＝ 、 ＝ 、 P 1＝P2； 3＝P4. U2 n2 I2 n1 U4 n4 I4 n3
知识梳理
远距离输电过程的几个基本关系： (1)功率关系：P1＝ P2 ，P2＝ P线＋P3 ，P3＝ P4 ，P线＝I2ΔU＝I2 2R. n3 U1 n1 U3 (2)电压关系： ＝ ， ＝_____ U2＝ U3＋ΔU . ， n 4 U2 n2 U4 P3 P2 ΔU (3)电流关系：n1I1＝ n2I2 ，n3I3＝n4I4，I2＝_____ ＝ _____ ＝ . U3 U2 R
的频率小得越多．( × )
(4)远距离输电时，输送电压越高越好．( × )
2
题型探究
一、输电线上功率损失的计算
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)ΔP＝I2R，其中I为输电线路上的电流． 2 Δ U (2)ΔP＝ΔU· I或ΔP＝ 其中ΔU为输电线上的电压损失． ， R
热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因． 2 P 功率损失的表达式：ΔP＝I2r＝U2r，所以降低功率损耗的两个途径为：
①减小输电线的电阻 r；②减小输电电流 I，即提高输送电压 U.
知识梳理 减小输电线损耗的方法： (1)电压损失：输电线始端电压U与末端电压U′的差值ΔU＝ U－U′＝IR. (2)功率损失：电流的热效应引起功率损失ΔP＝ I2R . (3)减少电压、功率损失的方法： l ①减小电阻：由R＝ 增大 ρS 可知，距离l一定时，使用电阻率 小 的材料，______ 导体横截面积可减小电阻． ②提高输送电压：由P＝UI可知，当输送功率一定时， 升高 电压可以减小 电流，即采用高压输电．
第二章 交变电流
第七节 远距离输电
学习目标 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关. 2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理. 3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实 际问题．
内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
1
知识探究
一、降低输电损耗的两个途径
导学探究 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
解析
图6
1
2
3
4
4.如图 7 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 I1U1 A.用户端的电压为 答案 解析 I2 B.输电线上的电压降为U
即学即用
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 U (2)由P＝ 可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小．( × ) r (3)由P＝I2r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．( √ )
电流是I，两条导线的总电阻是r.那么：
(1)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．
Байду номын сангаас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？降低功率损耗有哪些途径？ 答案
图1 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
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
1 2 3 4
2.(多选)如图5为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电
阻、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3.当用户用电器的总电阻减 少时
答案 解析
√
A.U1∶U2＝U4∶U3 B.用户的电压U4增加 D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率 图5
解析
输 电 线 上 损 失 的 功 率 ΔP ＝ I2· 2r ＝ 2 5002×2×10 W ＝
1.25×108 W
8 ΔP 1.25×10 W 1 损失功率与输出功率之比为 P ＝ ＝4 8 5×10 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？
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 解析
2 500 A
8 P 5×10 W 由 P＝UI 得 I＝ ＝ ＝2 500 A 5 U 2×10 V
(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？ 1 答案 8 1.25×10 W 4
二、高压输电线路的分析与计算
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3所示)
2.抓住两个联系
(1)理想升压变压器联系回路1和回路2 U1 n1 即U ＝n ，I1n1＝I2n2，P1＝P2. 2 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P2＝ΔP＋P3. 图3
降压变压器原线圈两端的电压.
答案 解析
15.625 Ω 6 000 V
P 损＝I2 2R 线，P 损＝0.04P1 0.04P1 所以 R 线＝ I 2 ＝15.625 Ω 2
图4
因为ΔU＝U2－U3＝I2R线
所以U3＝U2－I2R线＝6 000 V.
3
达标检测
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.
√
C.理想变压器的输入功率为 I1 2r
D.输电线路上损失的电功率为I1U
图7
1
2
3
4
二、远距离输电电路中的各种关系 导学探究 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． (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 图2
略不计)． 答案
即学即用 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) 远距离输电时，若升压变压器匝数比为 1∶n ，降压变压器匝数比为 n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．( × ) (3) 电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电
答案 解析
1 1 000 A 2×10 W 25
7
8 5 × 10 W P 将电压升高至 50 万伏时，I′＝ ＝ ＝1 000 A 5 U′ 5×10 V
输电线上损失的功率 ΔP′＝I′2· 2r＝1 0002×2×10 W＝ 2×107 W ΔP′ 2×107 W 1 损失功率与输出功率之比为 P ＝ ＝25. 8 5×10 W
答案 解析
6 250 V
16 A
图4
U1 n1 n2 25 对升压变压器，据公式U ＝n ，有 U2＝n U1＝ 1 ×250 V＝6 250 V 2 2 1 P2 P1 100 000 I2＝ ＝ ＝ A＝16 A U2 U2 6 250
(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和
U3 n3 即U ＝n ，I3n3＝I4n4，P3＝P4 4 4
例2
如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能
输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的
输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数
比为1∶25.
(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；
C.输电线上损失的功率增大 √
1
2
3
4
3.(多选)在如图6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 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 √