2017-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3-2.pptx

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
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
图1
用户得到的电能与输电线上损失的电能之和．
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(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？降低功率损七节 远距离输电
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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．
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内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
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知识探究
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一、降低输电损耗的两个途径
导学探究
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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)由P＝U2 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．( √ )
2×107 W
损失功率与输出功率之比为ΔPP′＝25× ×110078 WW＝215.
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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 即UU12＝nn12，I1n1＝I2n2，P1＝P2. (2)理想降压变压器联系回路2和回路3 3.掌握一个定律
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题型探究
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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)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝ΔRU2，其中ΔU为输电线上的电压损失．
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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 6 250 V 16 A
图4
解析 对升压变压器，据公式UU12＝nn12，有 U2＝nn21U1＝215×250 V＝6 250 V
I2＝UP22＝UP12＝1600205000 A＝16 A
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(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 降压变压器原线圈两端的电压.
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(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？
答案
1 000 A
2×107 W
1 25
解析
将电压升高至 50 万伏时，I′＝UP′＝55××110085 WV＝1 000 A
输电线上损失的功率 ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝
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 热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因． 功率损失的表达式：ΔP＝I2r＝UP22r，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.
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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： ①减小电阻：由R＝ρSl 可知，距离l一定时，使用电阻率 小 的材料，__增__大__ 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．
答案 2 500 A
解析
由 P＝UI 得 I＝UP＝52××110085 WV ＝2 500 A
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(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？
答案
1.25×108 W
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解析 输 电 线 上 损 失 的 功 率 ΔP ＝ I2·2r ＝ 2 5002×2×10 W ＝ 1.25×108 W 损失功率与输出功率之比为ΔPP＝1.52×5×10180W8 W＝14
图3 即UU34＝nn34，I3n3＝I4n4，P3＝P4
根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3.
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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；
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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
图2
内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽
略不计)． 答案
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(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 UU12＝nn12、II12＝nn21、P1＝P2；UU34＝nn34、II34＝nn43、P3＝P4.
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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＝I22R.
(2)电压关系：UU12＝nn12，UU34＝___nn34__，U2＝
U3＋ΔU .
(3)电流关系：n1I1＝
n2I2
，n3I3＝n4I4，I2＝__UP_22__＝__UP_3_3 _＝
ΔU R.
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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 的频率小得越多．( × ) (4)远距离输电时，输送电压越高越好．( × )