高中物理 5.5《电能的输送》课件 新人教版选修3-2
人教版高中物理选修3-2课件5.5电能的输送
恒定律依次求解．
【跟踪发散】 2－1：某发电站的输出功率为104kW，输 出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处用户供 电．已知输电线的电阻率ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为 1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压； (2)输电线路上的电压损失．
输电电路图
(1)怎样计算输电线路损失的功率？ (2)在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减小为原来 的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻 一定的情况下．如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的 功率减为原来的几分之一？ (3)通过第2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线 路的损耗更为有效？ (4)怎样计算用户消牦的功率P? (5)在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？
A．输电线上损耗的功率为PU022R2 B．输电线上损耗的功率为PU021R2 C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压 输电 D．采用更高的电压输电会降低输电的效率
解析： 设发电厂输出功率为 P，则输电线上损耗的功率 ΔP ＝P－P0，ΔP＝I2R＝PU21R2 ，A、B 项错误；采用更高的电压输电， 可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C 项 正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电 厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D 项错误．
高二物理课件：第5章第5节《电能的输送》(人教版选修3-2)ppt
P (2)减小输电电流 I，据 I＝ 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 P2 定的条件下，输电电压提高到原来的 n 倍，据 P 损＝( ) · R U 1 知，输电线上的功率损耗将降为原来的 2. n 根据以上分析知，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．
能力提升 6．(2011年福建厦门)某小型水电站的电能输送示意图如 图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供
电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝
数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220 2 sin 100πt V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成
2．输电线路上的电压损失 输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产 生电势降落，致使输电线路末端的电压U3比起始端电压要低， 这就是输电线路上的电压损失ΔU＝U2－U3对于交流输电线 路来说，造成电压损失的原因既有电阻又有感抗和容抗．其 中电阻造成的电压损失ΔU＝IR.
3．减小输电线路上的电压损失的方法 据ΔU＝IR可知，减小输电线路上电压损失的方法主要
解析：远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发
热损耗，由P失＝I2R可以看出，在保证输电功率的前提下有两
种方式可减小输电中的能量损失：一是减少输电线的电阻，由 R＝ρ L 知，A正确．二是减小输电电流，B正确．若输电电压
S
一定，由P＝UI知输送的电功率越大，输电电流越大，则输电
中能量损耗P失＝I2R越大，C错误．在影响高压输电的因素中 另一个重要因素是电晕放电引起的电能损耗，在输电电压越高 时，电晕放电引起的电能损失越大，D正确． 答案：ABD
人教版选修3-2 第五章 第5节 电能的输送 课件(24张)
解析：设输送功率为P，输电电压U1＝220 V时，损失功率 ΔP1＝20%P
又因为ΔP1＝I12R线，I1＝UP1 解得ΔP1＝UP122R线 现要求ΔP2＝5%P，同理ΔP2＝UP222R线 因此可得ΔΔPP12＝250%%＝UU2122 所以U2＝2U1＝440 V.
答案：440 V
要点二 电网供电 1．远距离输电 (1)基本原理：远距离输电的基本电路如图所示． 在发电站内用 8 ____升__压____变压器 9 __升__压______，然后进行 远距离输电，在用电区域通过 10 __降__压______变压器降压降到所 需的电压．
解析：选D 根据理想变压器电流和匝数的关系可知，升压
变压器中原、副线圈中的电流与匝数成反比，
I1 I2
＝
n2 n1
，A选项错
误；输电线路上存在电压损失ΔU，U2＝U3＋ΔU＝U3＋I2r，B选
项错误；输电线路上存在功率损失，U1I1＝U4I4＋I22r，C选项错
误；理想变压器的输出功率等于输入功率，U1I1＝U2I2，D选项
压变压器原、副线圈的匝数分
别为n1、n2，电压分别为U1、 U2，电流分别为I1、I2，降压变压器原、副线圈的匝数分别为 n3、n4，电压分别为U3、U4，电流分别为I3、I4(变压器均为理想 变压器)，当用电器正常工作时，下列关系式正确的是( )
A．II12＝nn21 C．U1I1＝U4I4
B．U3＝U2 D．U1I1＝U2I2
如果远距离输电的电功率P不变，输电电压为U，输电导线
电阻为R线，则输电导线上发热损失的功率P损＝I2R线＝
P2 U2
R线，因
此输电电压若提高到nU，则P损将减为原来的n12.
5.降低输电损耗的两个途径 要减少输电线路上的功率损失，由公式P损＝I2R线知，必须 减小输电线电阻或减小输电电流． (1)要减小电阻，从R＝ρSl 看，在输电距离一定的情况下，可 以增大导线的 5 __横__截__面__积__，但过粗的导线会耗费太多的金属材 料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用 6 __电__阻__率____较小 的导体．
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第五节电能的输送●教学目标一、知识目标1.知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程.2.知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失.3.知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失.4.理解远距离输电要用高压.二、技能目标培养学生阅读、分析、综合和应用能力.三、情感态度目标1.培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度.2.介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情.●教学重点找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少P与U损失.●教学难点理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU.●教学方法自学讨论法.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题二、新课教学1.输电线上的功率损失输送电能的基本要求是什么？输送电能的基本要求是：可靠、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和运行的费用低，电能损耗小，电价低.远距离大功率输电面临的困难是什么？在输电线上有功率损失和电压损失.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？如何减小输电线上的电压损失？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热而损失掉了.这是输电线上功率损失的主要原因.设输电电流为I ，输电线的电阻为R ，则功率损失为ΔP =I 2R.根据功率损失的表达式ΔP =I 2R 可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流.如何减小输电线的电阻呢？根据电阻定律可知R 线=ρS1，要减小输电线的电阻R 线，可采用下述方法： 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.②减小输电线的长度l 不可行，因为要保证输电距离. ③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积．．．．．．.太粗不可能，既不经济又架设困难. 如何减小输电线中的电流呢？在输电功率一定的条件下，根据P =UI 可知，要减小输电线中的电流I ，必须提高输电电压U ，这就是采用高压输电的道理.2.输电线上的电压损失在直流输电时，输电线上电压损失的原因是什么？交流输电呢？ 由于输电线有电阻，电流在输电线上有电压损失.对交流输电线路来说，既有电阻造成的电压损失，也有感抗和容抗造成的电压损失. 在不计感抗和容抗的条件下，电压损失的表达式是什么？ 电压损失ΔU =U -U ′=I R 线如何减小电压损失，保证输电质量呢？根据电压损失的表达式ΔU =I R 线可知，要减少输电线上的电压损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻R 线；其二是减少输电电流.方法同减少功率损失.为了减少功率损失和电压损失，都需要采用高压输电，但并不是电压越高越好.因为电压越高，对输电线绝缘的要求就越高，这样不经济.实际输电时，要综合考虑各种因素.3.几种输电模式常用的输电模式有几种？各是什么？低压输电：输电功率为100 kW 以下，距离为几百米以内，一般采用220 V 的电压输电.高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十千米到几百千米，一般采用35 kV 或110 kV 的电压输电.超高压输电：输电功率为10万千瓦以上，距离为几百千米，必须采用220 kV 或更高的电压输电.我国远距离输电采用的电压有哪几种？ 有110 kV 、220 kV 、330 kV 、500 kV .大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压.展示远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理.如下图所示.设发电机的输出功率为P ，则功率损失为 ΔP =I 22R用户得到的功率为P 用=P -ΔP .电压损失为ΔU =I 2R ，则U 3=U 2-ΔU . 4.例题分析某交流发电机输出功率为5×10.5 W ，输出电压为U =1.0×10.3 V ，假如输电线的总电阻R=10 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U =380 V .（1）画出输电线路的示意图（下图）.（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）解析：引导学生画出电路.引导学生写出各部分关系式 U ∶U 1=n 1∶n 2 I 2∶I 1=n 1∶n 2 U 2∶U 用=n 1′∶n 2′ I 3∶I 2=n 1′∶n 2′U 1=U 损+U 2 P =P 损+P 用户 P 损=I 22·R 解：I 1=UP=500 A P 损=5%P =5%×5×105 W=2.5×104 WP 损=I 22R I 2=RP 损=50 AI 3=用户用户UP =用户损U P P -=3801075.45⨯所以101500501221===I I n n 125503801075.4523'2'1=⨯⨯==I I n n 三、小结通过本节学习，主要学习以下问题： 1.远距离输电线路上，P 损=I 2R=RU 2损，其中（I =UP 总）. 2.远距离高压输电中，P 损和U 损都能减少. 3.交流和直流输电有其各自的优点和不足. 4.电站输出功率由用户消耗功率决定. 四、布置作业（略0 五、板书设计六、本节优化训练设计1.单相交流发电机的路端电压为220 V ，输出的电功率为4400 W ，发电机到用户单根输电线的电阻为2 Ω，求（1）用户得到的电压和电功率各是多少？（2）如果用变压比为1∶10的升压变压器升压后向用户输电，用户处再用变压比为10∶1的降压变压器降压后使用，那么用户得到的实际电压和电功率又是多少？2.一条河的流量为Q =40 m 3/s ，落差为h=5 m.利用它发电，单相交流发电机效率η1=50%，输出电压U =400 V ，输电线总电阻R 线=5 Ω，电线上允许损失的最大电功率为发电机输出的电功率η2倍,η2=5%，用户所需电压为220 V ，设计输电线两端变压器的原、副线圈匝数比各是多少？参考答案：1.解析（1）不用变压器，直接输电时：干线中电流：I =送送U P =220104.43A=20 A电线上损失的：U 损=I ·R 线=20×2×2 V=80 VP 损=I ·U 损=1600 W用户得到的：U 户=220 V-80 V=140 VP 户=P -P 损=4400 W-1600 W=2800 W（2）用变压器时，电路如图所示.U 1=10U =2200 V I 线=1U P =22004400 A=2 A U 2=U 1-I 线R=2200 V-2×4 V=2192 V 所以U 户′=102U =219.2 V P 户′=P -I 线2×R =4400 W-4×4 W=4384 W2.解析：发电机将水机械能转换为电能，其中： P 输=η1ρQgh =50%×103×40×10×5 W=106 W 输电线上损失：P 损=η2P 输=5×104 W输电线上允许输送的最大电流I 线=51054⨯=线损R P A=100 A 而不用变压器直接输送时，输电线上电流大小： I =400106=送输U P =2500 A 100 A为减少电能损失，必须是先升压后降压，输电线路如图所示.I 1=送输U P =2500 AI 2=线损R P =100 AI 3=2201095.06⨯=-户损U P P A=2210953⨯ A 所以2511221==I I n n2295023'2'1==I I n n 143●备课资料求解输电问题的思路由于发电机本身的输出电压不可能提高，所以采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压，在解答有关远距离输电问题时，首先要将整个电路分成几段进行研究，找出跟各段电路相应的物理量；然后利用变压器工作原理和直流电路的基本定律分段列式，最后联立求解，进行计算.另外，还需注意以下几点：（1）因为输电距离不变，所以输电线长度一定. （2）发电机的输出功率通常认为是恒定的.（3）输电导线上的电能损失往往要求不能超过某一规定值.（4）记熟两个基本公式：电压关系：U升=U降+ΔU=I R线+U降能量关系：P出=P损+P降=I2R线+IU降=IU升●备课资料汽油机点火装置的工作原理汽车中汽油发动机的点火装置是利用感应圈的原理制成的.感应圈是互感现象的重要应用之一.它实际上就是一个小功率的升压变压器.它能将十几伏的直流低电压变成数万伏的高电压，是科学实验中经常用来取得高压的一种电源设备.感应圈的结构示意图如图1所示，主体部分是在一个用许多薄硅钢片叠合而成的直条形铁芯上套有两个线圈的变压器，初级线圈绕在里层，次级线圈绕在外层，层间有良好绝缘，整个变压器经过绝缘处理后放进胶木外套筒中，空隙处灌满了很厚的一层石蜡.图1我们知道，恒定直流电是不能变压的.但不断的接通与切断直流电路却可以产生互感电动势，这表明断续的脉动直流电可以进行电压变换.这里通断电流的机构是采用一个最简单的电磁式断续器.当螺旋调节器触点Z与带有铁头的弹簧片P接触时，合上电源开关S，初级线圈中有直流电通过，于是铁芯被磁化吸引弹簧片，但此时却切断了电路；铁芯失去磁性便放开弹簧片，弹簧片又与触点Z接触，电路再度被接通.如此不断的重复下去，低压恒定直流电就变成了脉动直流电.由于初级线圈自感作用的结果，电流不能突然增大，也不能突然减小，因而变成上升被阻拦，下降被拖延的脉动直流.其波形如图2（a）所示.图中Δt1时间内的曲线表示电路接通时，电流上升的情形，而Δt2时间内的曲线则表示电路断开时，电流下降的情形，我们知道，由于初级线圈电流的变化，在初级和次级线圈中都会感应出电动势.电流的变化率越大，感应电动势也就越高.由图可见，由于电路断开时电流的变化率比电路接通时电流的变化率要大得多，所以电路断开时感应电动势也比接通时高得多.图2（b）中画出了次级的电动势e2的变化波形.由图可见，在电路接通时（Δt1时间内），感应电动势较小，而电路断开时（Δt2时间内），感应电动势上升至较大的数值.如果次级两端点D、D′相距较近，则感应电动势的正向与负向的值都可使DD′间的空气击穿而发生强烈的火花放电.这时，次级线圈中就有交变电流通过，其电流变化的规律与电动势变化的规律相同，仍如图2（b）所示.但是如果D、D′相距较远，则当电路接通时，次级的感应电动势较小.不足以使空气击穿放电，此时次级线圈没有电流通过；只有当电路断开时，由于次级感应电动势很大，DD′间的空气被击穿放电，次级线圈中才有电流通过.所以这时次级的电流是脉冲的直流电，如图2（c）所示.图2由于初级线圈的自感系数较大，当电路断开时，电流的变化率又很大，所以此时可产生约几百伏的自感电动势，比直流电源的电压要高得多.而且，因为次级线圈的匝数N2约为初级线圈匝数N1的300倍左右，次级线圈的电压将比初级线圈的电动势高约300倍，所以，次级线圈的电动势可以达到一万伏乃至几万伏的高压.因为学生已经知道自感电动势的大小与电流的变化率有关，所以上述内容可适当的进行补充，以利于学生理解自感及变压器.。
高中物理 5.5电能的输送课件 新人教版选修3-2
低压输电线路： 输电电压220V------输电功率100kW以下， 距离为几 百米以内。 高压输电线路： 输电电压35kV或110kV------输电功率100kW以下，
距离为几十千
米到上百千米。 超高压输电线路： 输电电压220kV以上------输电功率10万kW以上， 距 330KV、 以上。 500KV、 750KV 离为几百千米
1.减少输电线的电阻
选用电阻率小的金属作导线材料。 （一般用铝或铜） 缩短距离 增大导线的横截面
2.减小输电线上的电流 讨论： 能不能由I=P/U减小p来 减小电 流？ 输送功率P是一定的 由P=UI 增加U 减少I r
思考：若输电电压提高100倍，则输送过程中损失的功率变为原 来的多少倍？ 再思考：是不是输电电压越高越好？为什么？
n2
P1=P2
n3
n4
功率关系： 电压关系：
, P2= ∆P+P3 , P3=P4 U2= ∆U +U3
U1 n1 U 2 n2
U 3 n3 U 4 n4
电流关系：
I1 n2 I 2 n1
I2=I3
I 3 n3 I 4 n4
知识运用
25A
250V
150V
6250W 如何减少输电中的功率损失？
3750W
作出示意图
课堂练习 1.发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至 学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为 I，学校输入电压为U2，下列4个计算输电线 损耗的式子中，不正确的是（ ） A、 B、 C、
U 12 R
D、
(U1 U 2 ) 2 R
I R
2
I (U1 U 2 )
试试看 一般说，发电厂发出的电只有几千伏，若要进行几百公里 的传输，你能设计出简单的远距离输电电路吗？讨论一下， 画出简单示意图！
高级中学高中物理人教版选修32课件：5.5电能的输送+(共15张PPT)
远距离
能源缺乏，用电量大
用户（负载）
可靠：是指保证供电线路可靠地工作, 少有故障和停电
保质：是指保证电能的质量,即电压和 频率稳定
经济：是指输电线路建造和运行的费 用低,电能损耗小
一、输电线上的功率损失
1、为什么输电线上有电能损失?
由于输电线长，电阻大，当电流 通过输电线时，产生热量Q，损失一 部分电能，同时输电线上有电压下 降，故又损失一部分电压.
(2)减小输电线中的电流
输电线路损失的功率
P损 I2R
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
提高输电电压, 是减少电能损失的最有效的办法
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
课堂练习
1.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至 学校的输电线电阻为R,通过导线的电流
为I,学校输入电压为U2,下列4个计算输
电线损耗的式子中，不正确的是( A )
A、 U
2 1
B、 (U 1 U 2 )2
R
R
C、 I 2 R D、 I(U1 U2)
2、在远距离输电时,要考虑尽量减少 输电线上的功率损失.有一个坑口电站,输 送的电功率为P=500kW,当使用U=5kV的 电压输电时,测得安装在输电线路起点和终 点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度. 求：
超高压输电线路： 输电电压220kV以上------输电功率10万kW以上， 距 离为几百千米。
人教版高中物理选修3-2课件： 5.5 电能的输送 (共37张PPT)
在没有的情况下穿行于城市各条街道。警察、消防人员和紧急情观处理人 员在这次危机中表现因之一是他们为应对突发事件做了全面准备。
P2 U2
带入数据得： 200000 110
1818.18A
电压损失为： U损 = I2 r = 1818.18×0.05 =90.91V
同理：用11KV电压输电，此时电路中的电流：
I2 18.18A U损 0.91V
4、如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、 输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同，求导线 的横面积之比。
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。
高压输电
目前我国常用的远距离输电采用的电压有：110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已经采用500kV高压， 西北电网的电压甚至达到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，会 增加绝缘难度，提高架线费用，还容易引起输电线路 向大气放电，增加能量损失。实际输送电能时，要综 合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经 济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
②减小输电线的长度L不可行，输电距离一定。
③增加导线的横截面积S，可适当增大横截面积。但是要增大 导线的截面积，就要多耗费金属材料,这不但使造价提高，而 且会使金属导线太重，既不经济又架设困难。
2、减小导线中的输电电流 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。
三、电网供电
四、输电线路中的参量关系
人教版高中物理选修3-2第五章5.5《电能的输送》PPT课件 (共22张PPT)
● 目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV
和330kV, 在少数地区已开始采用500kV的超高压送电，
西北电网达到750kV。
。●●
目前世界上正在试验的最高输电电压是1150kV。 大型发电机发出的电压，等级有 10.5kV、13.8kV、
15.75kV、18.0kV。
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。
输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与 感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较 大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。
小结
作出示意图
发电机的端电压为220 V，输出功
1.输送功率为100kW 以下， 距离为几百米以内，一
般采用220V 的电压送电 。这就是通常用的 低压线路。
2.输送功率为几千kW 到 几万kW，距离为几十km到 上百km, 一般采用35kV 或110kV 的电压送电。这就是
所谓 高压输 电。
3.如果输送功率为10 万kW 以上，距离为几百km，就
高中物理 选修3-2 第五章
5. 电能的输送
输电线 r
电
源 U送
用 户
输电线
电能在输送过程中存在电能的损耗
1.电能损耗主要损耗在哪里
输电线上电阻的热损耗
导线不光滑造成的尖端放电也会产生电能损耗，但是相对来讲这种 损耗较小，一般不计
2、降低输电损耗的途径是什么？
由ΔP=I2r可知：
减小输电线的电阻 减少输电线的电流
2．功率关系 P1＝P2，P3＝P4，P2＝P 线＋P3 3．电压、电流关系 UU12＝nn12＝II21，UU34＝nn34＝II43 U2＝U 线＋U3，I2＝I3＝I 线． 4．输电电流：I 线＝UP22＝UP33＝U2R－线U3. 5．输电导线上损耗的电功率：P 线＝I 线 U 线＝I2线R 线，P 线＝UP222R 线．
物理选修3-2人教版 5.5电能的输送 (共32张PPT)[优秀课件资料]
![物理选修3-2人教版 5.5电能的输送 (共32张PPT)[优秀课件资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/235a65f68e9951e79b8927ac.png)
当你的才华还撑不起你的野心时，你就该努力。心有猛虎，细嗅蔷薇。我TM竟然以为我竭尽全力了。能力是练出来的，潜能是逼出来的，习惯是养成的，我的 成功是一步步走出来的。不要因为希望去坚持，要坚持的看到希望。最怕自己平庸碌碌还安慰自己平凡可贵。
∴n1／n2 =U 1／U2 =350 ／ 2800=1 ／8
U3=U2 -U r=2660V
U4 =220V
n3／n4 =U 3／U4 =2660 ／ 220 ≈ 12 ／1
例5、 学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压 器 的 匝 数 比 为 4∶1 ， 输 电 线 的 总 电 阻 为 R=4Ω ， 全 校 22 个 教 室 ， 每 个 教 室 用 “ 220V ， 40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：⑴发电机的输出功率多大？⑵发电机的电
输电线上的电流
2
降压变压器上： U3=4U4=880V
⑵发电机的电动势E=U1+I1r=250V 输电线上的电压损失为：UR=IRR=24V
因此升压变压器的输出电压为 U2=UR+U3=904V，
输入电压为U1=U2/4=226V，
所以发电机输出功率为 P出=U1I1=5424W
输入电流为I1=4I2=24A， ⑶输电线上损耗的电功率PR=IR2R=144W
U1=5000(v)
P1=107(W) Pr=I22r==0.04P1=4×105(W)
I22=Pr/r=4×105/160
I2=2×102/4=50(A)
U2=P2/I2=P1/I2=107/50=2× 105(V) n1/n2=U1/U2=5 ×103/ 2×105=1/40
UU3r==UI22r-U=8r000(V)
高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件：5.5《电能输送》PPT课件(共30页)
电路图 U0
I1 U1
ΔU R
U2
U3
R0
例：发电机输出电压220V ，输出功率44kW， 每条输电线电阻0.2Ω，求用户得到嘚电压和电功率各是多少？如果 发电站先用变压比为1：10嘚升压变压器将电压升高，经同样输电线路，后经10：1嘚降压变压器降压后供给用户， 则用户得到嘚电压和电功率各是多少？
一般要求： ΔP≤10%P 两种办法： １．减少输电线嘚电阻。R=ρL/S ２．减小输电线中嘚电流，提高输电电压。
二. 输电线上嘚电压损失ΔU
I
ΔU ΔP
发
输电线R
电
UP
厂
用 电 设 备 U`P`
通常要求: ΔU ≤ 10%～15% U
140V, 28KW
219.2V, 43.84KW
思考：有一台内阻为1Ω嘚发电机，供给一所学校照明电路，如图，升压变压器嘚匝数比为1：4，降压变压 器嘚匝数比为4：1，输电线总阻为R=4Ω，全校共22个班，每班有“220V,40w”嘚灯6盏，若要保证全部电 灯正常发光，讨论：1）发电机嘚输出功率多大？ 2）发电机嘚电动势多大？3）输电效率是多少？4）若使用灯数减半并正常发光，发电机嘚输出功率是否减半？
2008年初湖南电网遭遇50年来最重冰灾
2008年初湖南电网遭遇50年来最重冰灾
小结：
输电导线上功率损失 P＝I2R ，电压损失 U＝IR. 提高输电电压是减小功率损失和电压损失嘚有效途径． 电网输电
一. 输电导线上嘚功率损失： 设输电电流为I，输电线嘚电阻为R，则功率损失为：
高二物理人教版选修3-2同步课件5-5 电能的输送
n4 I2 1
开放·探究
我国农村电网低压改造已基本结束，由于低 压改造我国广大农民获得了实惠．农村电网改造之前， 某些村庄经常会出现以下现象(离变压器较远的用户)①电 灯不亮(达不到额定功率)；②日光灯不能启动；③洗衣机 转速低等，尤其过节时现象更明显，为什么？
的，因此，输电线上的电压只是输送电压的一部分．计算
输电线上的发热损失的功率时，公式P＝
U2 R
中的U应是输
电线上的电压，而上述解法却以输送电压代入，这就是造
成错误的原因．
[正确解答]由P＝UI知，输电线的电流为I＝
P U
，式中
P是输送的电功率，U是输电电压．当用400V的低压送电
时，输电线上发热损失的功率为
解析：低压输电线较细，电阻较大，另外当输电功率 一定时，由于电压低，故输电电流I＝P/U较大．因此输电 线上的电压损失ΔU＝IR线较大，致使末端用户得到的电压 远低于额定电压(有时才160V)，到了过节的时候，各家用 电器增多，线路电流又会增大，导线上分压更多，用户电 压更低，这些现象更加明显．经过低压改造后，以上现象 不明显了．
又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压 .
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，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 ，形成的全国性或地区性的输 电网络．
3．电网送电的优点 (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，调济不同地区电力供需的平衡， 保障供电的 质量 ．
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电流关系： I1 n2
I2 n1
P2 ΔP P3 U2 ΔU U3
I2 I3
P3 P4
U3 n3 U4 n4 I3 n4 I4 n3
在高压输电模型中，设发电机的输出功率为 P，输送 电压为 U1，输电线的电阻 r，升压变压器的原副线圈匝数 分别为 n1、n2，降压变压器原副线圈分别为 n3、n4，你能 算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压 分别是多少？
1. 把功率为 22 kW 的电能用总电阻为 2 Ω 的导线输送 到远方的用户，用 220 V 的电压输电，导线损失的功率 为多少？若改用 22 kV 的电压输电，导线损失的功率又 为多少？
220 V 输电，损失的功率为 P(P)2R4104 W U
22 kV 输电，损失的功率为 P(P)2R4 W U
这节教材是学生综合运用前面所学知识解决实际问题的一个典 型例子。通过本节的学习，要注意培养和提高学生运用物理知识分 析、解决实际问题的能力。教材写得比较详细、通俗，可让学生阅 读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论。
讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的。目的是希望学 生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输 电损失的因素不止一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面。但 真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些 实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析。
I1
I2 ΔP
I3
I4
P1
P2
r线
P3
P4
F U1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U4
R用
在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中
I1
发
电 U1
厂
I2
I3
R
U2
U3
I4
用
U4 户
P I1 U 1
I1 n2 I2 n1
I2
n1 n2
P U1
输电线上损失的功率
PI22R(nn12
P)2R U1
用户得到的功率 P用 户PPP(n n1 2U P1)2R
由 P (n1 P )2 R及 U n1 P R 可知：电压越
n2 U1
n2U 1
高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和
电压损耗。
我国远距离输电采用的电压
低压输电：输电功率为 100 kW 以下，距离为几百 米以内，一般采用 220 V 的电压输电。
高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距 离为几十千米到几百千米，一般采用 35 kV 或 110 kV 的电压输电。
不能无限制地增大，因为这样会多耗费金属材料， 同时输电线太重不利于架线。
1. 若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施?
减小输送功率 P
由 P = IU 可知：
可减小输电电流
提高输电电压 U
2. 能否通过减小输送功率来减小输电电流?
由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功 率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少 输电线上的功率损失。
远距离输电示意图
发 电 站
一次高压变电站
二次高压变电站
长距离输电线路
用 户
低压变电站
远距离输电示意图
升
发
压
电
变
站
压
器
用户
降压变压器
高压输电
四、远距离输电的电学规律
I1
I2 ΔP
I3
I4
P1
P2
r线
P3
P4
F U1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U4
R用
功率关系： P1 P2 电压关系： U1 n1
超高压输电：输电功率为 10 万千瓦以上，距离为 几百千米，必须采用 220 kV 或更高的电压输电。
有 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用 500 kV 超高压，西北电网的电压甚至达到 750 kV。
1. 远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网
第五章：交变电流
第 5 节：电能的输送
1. 了解电能的输送。 2. 了解电能输送的模型。 3. 知道如何高效输电。 4. 知道电能输送的电学规律。
本节课通过《电能的输送》视频影片展示现实生活中是如何来 远距离输电的，给学生一个感性认识并导入新课。 通过建立远距离 输电的物理模型，让学生体会远距离输电的电学特点，并探讨出高 压输电是远距离输电的好方法。再通过例题的讲解，帮助学生分析 远距离输电中发电厂、用户、输电线上的电压、功率、电流关系， 掌握远距离输电的电学规律。
二、输电线上的损耗
r
发
电 U送
厂
U损输电线Fra bibliotek用U用
户
在输电过程中，发电厂输送的电能是否全部给了用户？
1.如何降低输电损耗？
减小输电线的电阻 由ΔP =I 2r 可知：
减小输电线的电流
2.若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度一定 的情况下，应采用什么措施?
由 R 可L知： S
减小输电线的长度 L 增加导线的横截面积 S 减小材料的电阻率 ρ
减小输送电流可以通过提高输电电压的 方法来实现
三、远距离输电措施
由 ΔP =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 P = UI 可知：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。
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
把功率为 220 kW 的电能用铝导线输送到 10 km 以
外的地方，要使功率损失为输送功率的 10%，用 220 V
的电压输电，导线横截面积大约为多少 ? ( 铝的电阻率
ρ = 2.9 ×10-8 Ω·m )
S = 132 cm2
在各种金属中银的电阻率最小，但价格昂贵，目前 选用电阻率较小的铜或铝作输电线，导线的横截面积能 否无限制地增大？
《电能的输送》
电能的输送是一个理论性 和技术性很强的系统工程
输送电能的基本要求是 可靠、保质、经济
一、输电的模型
输电线总电阻
r
发
用
电 U送
厂
户
输电线
输送电压：电源向外输电时，其两端的电压即为输送 电压 。
输送功率：电源对外发出的功率即输送功率。
一般情况下用户到电厂的距离很远，输电线上的电阻 r 比较大
在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中
I1
发
电 U1
厂
I2
I3
R
U2
U3
I4
用
U4 户
输电线上损失的电压
U
I2R
n1P n2U1
R
U3U2Unn 2U 11n n21U P1R
U4n4 nU 33n n4 3(nn 2U 11n n21U P1)R
根据上述结果，高压输电能否真的有效降低 能量损耗及电压损耗？