高中物理_电能的远距离传输教学课件设计
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高中物理选修3-2（高二）
1
电能的远距离传输
2
3
4
5
6
案例分析
7
计量单位：KWh 数 量：67987
距离分析
8
起点：黄台电厂 终点：山师附中 距离：11.1公里
材料分析
9
表：几种导体材料在20oC时电阻率
材料
电阻率(ῼ•m)
材料
银
1.6×10-8
铁
Leabharlann Baidu
铜
1.7×10-8
锰铜合金
铝
2.8×10-8
铝导线电阻率： 2.8×10-8 m
要求：输电损耗 P损≤ 9 % P用 输送电压升高为原电压220V的20倍
设计：通过计算说明应架设输电导线的截面半径r，=？
方案比较
4400V 450A
17
70mm
直接送电 高压输电
220V
22.5A 0.04ῼ
3.5mm
方案
直接送电 高压输电
电压（V）
220V 4400V
P3 = P4 = U3I3 = U4I4
P线
=
I
2 2
R
=
I
2 3
R
=
I2U线
= I3U线
=
U
2 线
R
方案II：高压输电的电路模型
22
任务1、仿照“直接输电”电路分析理顺各物理量之间的关系
任务2、思考：升压匝数n1：n2=1:20，降压匝数能否选用 n3：n4=20:1？
任务3、通过计算说明降压变压器的匝数比n3：n4=？
实验模拟验证
23
实验模拟验证
24
实验模拟验证
25
方案总结
26
⒈输电线材料选用铝；
⒉架设输电线的长度为22.2千米；
⒊架设输电线的截面半径为3.5豪米；
⒋发电厂一端选用匝数比为1︰20的升压变压器升压；
5.用户端利用匝数比为202︰11的降压变压器降压；
6.预计损失功率为用户得到功率的百分之九。
方案II：高压输电的电路分析
21
⒈电流关系： ⒉电压关系： ⒊功率关系：
I1 = n2 I2 n1
U1 = n1 U 2 n2
P1 = P2
I3 = n4 I4 n3
U3 = n3 U4 n4
I2 = I3
U2 = U线 + U3
P2 = P线 + P3 P3 = P4
⒋各个功率的计算表达式：
P1 = P2 = U1I1 = U2I2
镍铜合金
钨
5.3×10-8
镍铬合金
电阻率(ῼ•m)
1.0×10-7 4.4×10-7 5.0×10-7 1.0×10-6
材料分析
10
表：导体材料电阻率、市场价、密度比较
材料
电阻率(ῼ•m)
市场价(万元/吨)
密度( g/cm3)
银
1.6×10-8
352
铜
1.7×10-8
6
铝
2.8×10-8
1.2
钨
5.3×10-8
R
身边的输电线
14
整改方案
15
⒈换用电阻率更小的材料制作输电线
材料换成铜或银
⒉减小输电线路的长度
将学校搬至黄台电厂或在学校附近建电厂 ⒊将导线埋入地下
需要高科技支持 ⒋降低输电线上的电流
保持输送功率不变升高电压
方案II：尝试高压输电
16
已知: 用户所需用电功率： P用=9.1×104W 电厂到用户电线长度：L=2.2×104m
拓展学习
27
课后作业
28
1、查找资料，结合课本知识对比高压直流、 高压交流两种输电方式的优缺点；
2、完成课后作业5、6
方案I：直接输电的电路模型
12
Ｉ
U送
输发 电
P送
站厂
U线 P线
P用 用 U用
户
方案I：直接输电的电路分析
13
⒈电流关系： 串联电路电流处处相同I；
⒉电压关系：U送 U线 U用
⒊功率关系： P送 P线 P用
⒋各个功率的计算表达式：
P送 U送I
；P用 U用I
；P线
U线I
=I
2R
U
2 线
电流（A） 电阻（ῼ） 导线截面半径
450A
0.04
70mm
22.5A
16
3.5mm
18
方案II：高压输电的电路模型
发 电 厂
19
用 户
方案II：高压输电的电路模型
20
任务1、仿照“直接输电”电路分析理顺各物理量之间的关系 任务2、思考：假如发电厂两端和用户两端电压均为220V
升压匝数n1：n2=1:20，降压匝数能否选用n3：n4=20:1？ 任务3、通过计算说明降压变压器的匝数比n3：n4=？
10
10.53 8.9 2.7
19.35
方案设计要求
11
已知:
用户所需用电功率： P用=9.1×104W 电厂到用户电线长度：L=2.2×104m
铝导线电阻率： 2.8×10-8m
要求： 发电厂输送电压为220V
输电损耗 P损≤ 9 % P用 设计： 输电电路模型
通过计算说明应架设输电导线的截面半径r = ？
1
电能的远距离传输
2
3
4
5
6
案例分析
7
计量单位：KWh 数 量：67987
距离分析
8
起点：黄台电厂 终点：山师附中 距离：11.1公里
材料分析
9
表：几种导体材料在20oC时电阻率
材料
电阻率(ῼ•m)
材料
银
1.6×10-8
铁
Leabharlann Baidu
铜
1.7×10-8
锰铜合金
铝
2.8×10-8
铝导线电阻率： 2.8×10-8 m
要求：输电损耗 P损≤ 9 % P用 输送电压升高为原电压220V的20倍
设计：通过计算说明应架设输电导线的截面半径r，=？
方案比较
4400V 450A
17
70mm
直接送电 高压输电
220V
22.5A 0.04ῼ
3.5mm
方案
直接送电 高压输电
电压（V）
220V 4400V
P3 = P4 = U3I3 = U4I4
P线
=
I
2 2
R
=
I
2 3
R
=
I2U线
= I3U线
=
U
2 线
R
方案II：高压输电的电路模型
22
任务1、仿照“直接输电”电路分析理顺各物理量之间的关系
任务2、思考：升压匝数n1：n2=1:20，降压匝数能否选用 n3：n4=20:1？
任务3、通过计算说明降压变压器的匝数比n3：n4=？
实验模拟验证
23
实验模拟验证
24
实验模拟验证
25
方案总结
26
⒈输电线材料选用铝；
⒉架设输电线的长度为22.2千米；
⒊架设输电线的截面半径为3.5豪米；
⒋发电厂一端选用匝数比为1︰20的升压变压器升压；
5.用户端利用匝数比为202︰11的降压变压器降压；
6.预计损失功率为用户得到功率的百分之九。
方案II：高压输电的电路分析
21
⒈电流关系： ⒉电压关系： ⒊功率关系：
I1 = n2 I2 n1
U1 = n1 U 2 n2
P1 = P2
I3 = n4 I4 n3
U3 = n3 U4 n4
I2 = I3
U2 = U线 + U3
P2 = P线 + P3 P3 = P4
⒋各个功率的计算表达式：
P1 = P2 = U1I1 = U2I2
镍铜合金
钨
5.3×10-8
镍铬合金
电阻率(ῼ•m)
1.0×10-7 4.4×10-7 5.0×10-7 1.0×10-6
材料分析
10
表：导体材料电阻率、市场价、密度比较
材料
电阻率(ῼ•m)
市场价(万元/吨)
密度( g/cm3)
银
1.6×10-8
352
铜
1.7×10-8
6
铝
2.8×10-8
1.2
钨
5.3×10-8
R
身边的输电线
14
整改方案
15
⒈换用电阻率更小的材料制作输电线
材料换成铜或银
⒉减小输电线路的长度
将学校搬至黄台电厂或在学校附近建电厂 ⒊将导线埋入地下
需要高科技支持 ⒋降低输电线上的电流
保持输送功率不变升高电压
方案II：尝试高压输电
16
已知: 用户所需用电功率： P用=9.1×104W 电厂到用户电线长度：L=2.2×104m
拓展学习
27
课后作业
28
1、查找资料，结合课本知识对比高压直流、 高压交流两种输电方式的优缺点；
2、完成课后作业5、6
方案I：直接输电的电路模型
12
Ｉ
U送
输发 电
P送
站厂
U线 P线
P用 用 U用
户
方案I：直接输电的电路分析
13
⒈电流关系： 串联电路电流处处相同I；
⒉电压关系：U送 U线 U用
⒊功率关系： P送 P线 P用
⒋各个功率的计算表达式：
P送 U送I
；P用 U用I
；P线
U线I
=I
2R
U
2 线
电流（A） 电阻（ῼ） 导线截面半径
450A
0.04
70mm
22.5A
16
3.5mm
18
方案II：高压输电的电路模型
发 电 厂
19
用 户
方案II：高压输电的电路模型
20
任务1、仿照“直接输电”电路分析理顺各物理量之间的关系 任务2、思考：假如发电厂两端和用户两端电压均为220V
升压匝数n1：n2=1:20，降压匝数能否选用n3：n4=20:1？ 任务3、通过计算说明降压变压器的匝数比n3：n4=？
10
10.53 8.9 2.7
19.35
方案设计要求
11
已知:
用户所需用电功率： P用=9.1×104W 电厂到用户电线长度：L=2.2×104m
铝导线电阻率： 2.8×10-8m
要求： 发电厂输送电压为220V
输电损耗 P损≤ 9 % P用 设计： 输电电路模型
通过计算说明应架设输电导线的截面半径r = ？