2020_2021学年新教材高中物理第三章交变电流4电能的输送课件新人教版选择性必修2

【误区警示】远距离输电应注意的三个问题 (1)理想变压器的输入功率由输出功率决定。 (2)远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关。 (3)整个过程中的功率、电压关系,理想变压器电压和匝数关系。
【探究训练】
下列关于减少远距离输电导线上热损耗的说法中,正确的是
()
A.因为热功率P= U2 ,所以应降低输电电压,增大输电导线的电阻,才能减少输电
(2)最简单的远距离输电电路是如何构成的? 如图所示,最简单的输电电路的构成:_发__电__机__、__升__压__变__压__器__、__输__电__导__线__、__降__压__ _变__压__器__、__用__户__。
【结论生成】 1.远距离输电电路的特点:(物理观念) 远距离输电的简化电路原理图,可以划分为三个回路,如图所示。
S
导线后,必须增大导线的横截面积。但这样会耗费大量的金属材料,输电线太重 给架设带来困难。 ②在线路和输送功率P不变时,P=UI告诉我们提高输电电压可大大减少功率损失。
(3)什么是输电线路上的电压损失?怎样减少电压损失? 提示:输电线路始端电压U与末端电压U′的差值ΔU=U-U′,称为输电线路上的电 压损失,也就是输电线上的电势降落,即ΔU=IR。减小电阻、提高输电电压就能 减小输电电流,从而可以减小输电线路上电压损失。 (4)“提高电压,降低电流”与欧姆定律矛盾吗? 提示:不矛盾。欧姆定律是对纯电阻元件而成立的定律,而“提高电压,降低电流” 是从输送角度,由P=IU,且在P一定的条件下得出的结论,两者没有联系。
(2)减小输电电流I,根据I= P 可知:
U
①减小输送功率P:在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。
②提高输电电压U:在输送功率P一定,输电线电阻R一定的条件下,输电电压提高
到原来的n倍,据P损=(
P )2·R知,输电线上的功率损耗将降为原来的 1
U
n2
。
故采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施。
4.电能的输送
课前自主学习
一、降低输电损耗的两个途径 任务驱动:发电厂与生活区往往有较远的距离,电能输送过程中线路的损耗不
可避免,我们应采用哪些有效的方法来减小线路的损耗? 提示:保证用户用电的情况下减小输电电流,即增大输送电压。
(1)输送电能的基本要求:
(2)输电线上的功率损失:P=I2r,I为输电电流,r为输电线的电阻。 ①下列哪些办法能减小输电电阻_a_、__b_、__c_ a.选用导电性能好的材料,减小电阻率 b.减小输电线的长度 c.增大导线的横截面积 ②结合实际,下列减小输电电流的办法中可行的是_b_ a.减小输送功率 b.增大输送电压 c.减小输送电压
【结论生成】 降低输电损耗的方法(科学思维)
减小输电线路上功率损失的方法主要有两种: (1)减小输电线的电阻R,根据R=ρ· l 可知:
S
①减小输电线长度l:由于输电距离一定,所以在实际中不可能用减小l来减小R。 ②减小电阻率ρ:目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。 ③增大导线的横截面积S:这要耗费更多金属材料,增加成本,同时给输电线的架 设带来很大的困难。
课堂合作探究
主题一 输电线上的电压和电能损失 【实验情境】
如图所示为输电示意图,假设两条输电线的总电阻为R,输送的功率为P,发电厂输 出的电压为U,输电电流为I。
【问题探究】 (1)结合实际,下列减小输电线上损失的途径可行的是_①__②__ ①减小导线的电阻R ②减小输电电流I ③减小输电功率 (2)减小输电线上的功率损失为什么不是靠减小电阻,而是提高输电电压? 提示:①电阻R=ρ l 告Байду номын сангаас我们,在输电距离l一定、选用电阻率ρ较小的铜或铝作
U2 R线
,但U必须为输电导线两端的电压降,故选项C正
确。
主题二 高压输电过程的分析和计算 【生活情境】
如图为远距离输电的基本过程示意图。
【问题探究】 (1)一般远距离输电电压要经历几次变化?
提示:发电机组输出电压10 kV,发电站内升压到几百千伏,在“一次高压变电站” 降到100 kV左右, “二次变电站”降到10 kV左右,低压变电站降到220 V或380 V。
【典例示范】
如图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 ( ) A.用户端的电压为 I1U1
I2
B.输电线上的电压降为U
C.理想变压器的输入功率为 I12 r D.输电线路上损失的电功率为I1U
二、电网供电 任务驱动:为了减小一次能源的运输成本,合理调度电力采取了什么办法?
提示:组建全国性或地区性的输电网络。
(1)远距离输电的基本原理: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)下列哪些是电网输电的优点_①__②__③__ ①降低一次能源的运输成本,获得最大经济效益。 ②减小断电的风险,调节不同地区电力供求的平衡,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。
R
导线上的热损耗
B.因为热功率P=IU,所以应采用低电压、小电流输电,才能减少输电导线上的热
损耗
C.因为热功率P=I2R,所以可采用减小输电线电阻或减小输电电流的方法来减少
输电导线上的热损耗
D.以上说法均不正确
【解析】选C。不能盲目套用公式,要注意其物理意义,在求热损耗时可以用P损=
I线2
R线或用P热=U线I线,也可用P=
【解析】选A。根据理想变压器的工作原理,得I1U1=I2U2,所以用户端的电压U2=
I1U1 I2
,选项A正确;输电线上的电压降U′=I1r=U-U1,选项B错误;变压器的输入功
率P1=I1U- I12 r=I1U1,选项C错误;输电线路上损失的电功率P′= I12 r=I1(U-U1),选
项D错误。