高中物理： 电能的输送

I1
I2
△U I3
I4
~ U1 P1
n1
P2 n2 U2
r线
P3
U3
n3
P4
n4 U4
R用
升压变压器
降压变压器
U1 电压关系： U 2
n1 n2
U 3 n3 U 4 n4
输电回路中U2 U U3
电流关系： I1 I2
n2 n1
,I3 I4
n4 n3
,I 2
Ir
I线
I3
课堂练习：
远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高
一、电能的输送
可靠
输送电能的优点：
保质
经济
可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
经济：是指输电线路建造，运行的费用低，损耗小， 电价要低。
输送电能的过程：
电站站址 远距离 用户(负载)
输送电能的问题：
思考：怎样计算
输电线路损失的功 率？
电流流过输电导线时，由于电流的热效 应，必然有一部分电能转化成热能而损失掉。
(1)25A 250V 150V
(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?
(2)6250W 3750W
(3)如果采用4000V电压输电，输电线损失 的功率?用户得到的功率?
(3) 62.5W 9937.5W
提高输电电压,
是减少电能损失的最有效的办法
探究与交流：
在高压输电三个回路中，各部分的功率、电
压和电流关系如何？
组，降低一次能源的输送成本，获得 最大的经济效益。同时，电网可以减 少断电的风险，调剂不同地区电力供 需平衡，保障供电质量。
输送电路的计算步骤
(1)画出供电示意图
(2)以变压器铁心为界,分出各个回 路,各回路可独立运用欧姆定律分 析.
(3)各回路间通过线圈匝数比与电 压比和电流比的关系,总功率不变 等联系.
面临问题
西部：能 源丰富有 利开发
东部：能 源缺乏用 电量大
常规能源运输难题： 运费高、能效低、耗时长、人力浪费等
其
发 把各种
他 形
电
式
站
的 能
量
比如： 热能 核能 风能 水流能 太阳能 化学能
转化为
电能
再 输 送 给
电能在从发电站传输给用户 的过程中要考虑什么问题？ 要注意什么？
学 工 普通 校 厂 用户
P1=P2，P3=P4，P2=P损失+P3
拓展知识
计算用户得到的功率P?
P用户 P输送-P损
在保证用户的电功率的前提下,怎样才 能减小输电电流?
P输 送 U 输 送I 输 送
练习： 输送10kw的电功率，采用400V的 电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求 (1)输电线中的电流?输电线中损失的电压? 用户得到的电压?
②减小输电线的长度L不可行,因为要保证输电距离.
3 可适当增大横截面积.太粗不可能,既不经济又架 设困难.
总结： 不采用减小导线电阻的方法。
(2)减小输电线中的电流
1.如何减小输电线路中的电流呢?
P输出 I U
在输出功率一 定的条件下
要想减小 电流
必须要提高电 压U
总结：
降低输电损耗的两个途径之一：减少输电线路上 的发热损失的功率中两个方法中只有第二个方法： 减小电流比较有效。而要减小电流必须要采用高压电。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ后作业：
教材P50页的练习：第2、3、5题
拓展知识
从公式分析哪种途径对于降低 输电线路的损耗更有效？
由 P I 2r 可知，在输电电流一定的情况下，线路电阻
减为原来的一半，线路损耗的功率减为原来的一半。
在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由 I P 可 U
知：线路中电流减为原来的一半，而损耗的功率减为原来的
四分之一。
P ( P )2 r U
降低输电损耗的有效途径
采用高压输电。
我国常用的远距离输电采用的电压有 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网达到750kV。
是不是输电电压越高越好?
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设 费用越高。还有对电线绝缘的要求就越高，不经济。
所以要综合考虑各种因素。
采用高压输电是减小输电线上功
率损失的最有效、最经济的措施．
交流高压输电的基本环节
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电线
升压变压器
三、远距离高压输电过程示意图
远距离输电原理图
发
电~
站
I1
U1 P1 n1
I2
P2 n2 U2
△U I3
r线
P3
U3
n3
I4
P4
用
n4 U4
户
升压变压器
降压变压器
功率关系：
到原来的n倍，则下列说法中正确的是（ D） A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电压损失变为原来的1/n2 C．输电线上的电功率损失变为原来的1/n
D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度
可变为原来的n2倍
课堂练习：
下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中， 正确的是（ C）
A．因为热功率 P ，U 2所以应降低输送电压，增大输
R
电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。
B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流
输电，才能减小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
或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。 D．以上说法均不正确。
四、电网供电
采用电网供电的优点： 可以在能源产地使用大容量发电机
PU
设输电电流为I，输电线的电阻为r， 则功率损失为: ΔP=I2r
如何降低输电损耗？
二、降低输电损耗的两个途径
减少输电线路上发热的电阻 减少输电线路上发热的电流
r =r L
S I= P
U
(1)减小导线电阻
由电阻定律知
Rr L
S
①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小,但价格昂贵, 目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.