【志鸿优化设计】2014-2015高中物理 3-5 高压输电课件 新人教版选修1-1
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1 A. 20
)
1 B. 100 1 C. 200 1 D. 400
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答案: D 解析: 保持输送功率不变, 输出电压提高到原来的 20 倍, 由 P=U I知, I 将减小到原来的 , 所以由损耗功率 P=I R 可知 P 变为原来的( ) = 故 D 项正确.
答案: 发电机发出的电先经升压变压器升压, 然后高压输送到用电 区, 在用电区再经降压变压器降压后输送给用户 .
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一、减少输电线上功率损失的方法
活动与探究 输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式怎样表示? 答案: 输电线上功率损失的主要原因是输电线中的电阻分压 ; P损
U 2
线
=I R 线=
2
P
R
= ( ) ·R 线.
U
送
送
2
线
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迁移与应用 例 1 远距离输送一定功率的交变电流, 若输送电压升高为原 来的 n 倍, 关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是( A. 输电线上的电功率损失是原来的
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预习导引
预习交流 2
世界第一大坝——长江三峡大坝(如图)巍然耸立在湖北省宜昌市. 三峡电站的投产, 改善了我国一些地区的电力供应. 你远在几千千米之 外的家里, 也许使用的就是三峡电呢. 你知道这种远距离输电的流程吗?
2. 分析输电问题的基本思路
(1)输送一定功率的电能, 电压越高, 输电线中的电流越小, 导线因发 热而损失的电能越少, 所以由发电厂发出的电应先用升压变压器升压 , 设输入电压为 U 1, 输送电压为 U 2, 则有 1 = 1 . (2)若输送功率为 P , 则输电线上的电流 I= , 线路上损失的功率 P
4 4
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解析: 据 ΔP= 2 R 可知, 在输出功率一定的前提下, 如果 R 确定, 则 ΔP
U
P2
与 U 成反比, 故应选超高压输电方案. 将两种方案的电压数值代入方程, 可得到被选方案输电线上的电能损失是另一种的 4. 84% . 答案: 50× 10 V 超高压
4
2
4. 84
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迁移训练 2“ 西电东送” 是我国实现经济跨地区可持续 快速发展的重要保证, 它将西部丰富的自然资源水能转化为电能输送 到电力供应紧张的沿海地区, 这样既实现了东西部地区双赢的目标, 也 形成了经济发展与环境保护双赢的局面. 为了减少输电线上的损耗, 需 要采用高压输电. 若金沙江流域上的向家坝电站输出的功率不变, 输出 电压提高到原来的 20 倍, 则输电导线上的电能损耗将减少到原来的 (
P U2
损
U n U2 n2
=I2R .
(3)电能输送到用户处需先经降压变压器降压, 降至用户所需的用 电电压 U 4 后再给用户供电, 则 3= 3. (4)用户实际得到的功率 P' =P-P 损.
U n U4 n4
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五、高压输电
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1. 了解为什么要用高压输电. 学习目标 2. 知道减少远距离输电能量损耗 的途径. 3. 了解电网在能源利用上的作用. 重点: 减少远距离输电过程能量损 重点难点 耗的途径. 难点: 输电过程损耗的计算.
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预习交流 1
我们日常生活中的照明用电是 220 V , 如果不采用高压输电, 我们就 用 220 V 的电压输电, 如果输电线的电阻为 1 Ω, 输电总功率为 100 kW , 试 计算在输电线上损失的功率. 你发现了什么问题? 答案: 若用 220 V 的电压输电, 由 P=U I知输电线上电流
1 n
)
1 B. 输电线上的电功率损失是原来的 2 n
C. 输电线上的电压损失是原来的
1 n 1 n2
D. 输电线上的电压损失是原来的
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解析: 根据 P=IU 知
P I= , 导线上损失功率 U P U
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2. 对于电能输送的以下说法, 正确的是(
)
A. 输送电能的基本要求是: 可靠、保质、经济 B. 减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电 C. 减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积 D. 实际输送电能时, 要综合考虑各种因素, 如: 输送功率大小、距离远近、 技术和经济条件等 答案: AD 解析: 在电能输送减少功率损失方面应综合考虑各方面的因素 , 保证: 可 靠、保质、经济. 所以只有 A 、D 项是正确的.
P 损=I R = 2 R . 因输送功率一
U
2
P2
定, P 损跟输送电压的二次方成反比; U 损= R , 跟输送电压成反比, 所以正确 选项为 B 、C . 答案: BC
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迁移训练 1 某些边远落后农村电价过高, 农民负担过重, 其中客观原因是电网陈旧老化. 近来进行农村电网改造, 为减少远距离 输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( A. 提高输送功率 B. 增大输送电流 C. 提高高压输电的电压 D. 减小输电导线的截面面积 答案: C 解析: 要减少输电过程中的损耗就应减小输送电流, 在输送功率一 定时, 应该提高输电的电压, 所以选 C 项. )
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二、电网供电
活动与探究 点击查看题图
如图所示是葛洲坝水电站, 从水电站发出的电能, 一般都要通过输 电线路送到各个用电地方. 根据输送电能距离的远近, 采用不同的高电 压. 从我国现在的电力情况来看, 送电距离在 200 千米~300 千米时采用 220 千伏的电压输电; 在 100 千米左右时采用 110 千伏; 50 千米左右采用 35 千伏; 在 15 千米~20 千米时采用 10 千伏, 有的则用 6 600 伏. 输电电压在 110 千伏以上的线路, 称为超高压输电线路. 在远距离送电时, 我国还有 500 千伏的超高压输电线路. 为什么不同距离采用不同电压输电, 而不统 一采用一种标准呢? 答案: 输电电压过高, 会增加绝缘的困难, 从而增加架线的费用; 输电 线路还容易向大气放电, 增加电能的损失, 因此设计输电线路时, 应综合 考虑各种因素, 选择合适的输电电压.
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迁移与应用 例 2“ 二滩” 水电站于 1991 年 9 月动工, 1997 年 11 月 10 日 下闸蓄水, 1998 年开始向西南电网送电, 设计装机容量为 330× 10
4
kW . 2000 年竣工后, 年发电量达到 170 亿千瓦时. 大坝为混凝土双曲拱坝, 坝高 240 m , 是 20 世纪亚洲装机容量、库容量最大的水利枢纽工程 . 设 想将“ 二滩” 的电能输送到成都地区, 如果使用相同的输电线, 从减少输 电线上的电能损失来看, 在 50× 10 V 超高压和 11× 10 V 高压两种输电方 案中应选用 一种的 %. 输电方案, 因为该方案输电线上的电能损失是另
P 下, I送= U
送
, P 线= I送 R =
1 n
2
, 所以输电电压提高到原来的 n 倍, 输电线上的功 U 2
送
P2 R
率损失降为原来 2 倍. 综上可知, (1)在远距离输电中采用高压输电是比较有效可行的. (2)减小导线电阻方面, 采用导电性能较好的铝线, 且为多股绞线拧 成. 为增大其机械强度, 绞线中心用钢线.
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二、电网供电
1. 用电网送电, 可以在一次能源产地使用大容量的发电机组, 减少 发电设施的重复建设, 降低运输一次能源的成本, 获得最大的经济利益. 2. 电网可以保证发电和供电系统的安全与可靠, 调整不同地区电力 供需的平衡, 保障供电质量.
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一、减少电能损失的途径
1. 要减少电能输送时的损失, 有两个途径: 减小输电线的电阻、减小 输送的电流. 2. 为保持输送功率不变, 采用高压输电来减小输电电流.
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3. “ 西电东送” 工程中为了减少输电损耗, 必须提高输电电压, 从洪家渡 水电站向华东某地输电的总功率为 P=10 kW , 输电电压为 U =10 V , 输电 线的总电阻为 R =100 Ω, 若采用超导材料作为输电线, 则可以减少的功率 损失为( A. 10 kW C. 10 kW 答案: C 解析: 由于输电电流
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1. 远距离输送交变电流都采用高压输电. 我国西北电网正在建设 750 kV 线路. 采用高压输电的优点是( A. 可节省输电线的铜材料 B. 可根据需要调节交流电的频率 C. 可减少输电线上的能量损耗 D. 可加快输电的速度 答案: C 解析: 高压输电可以减少输电线上的能量损耗, 远距离输电不采用铜导 线, 故 A 项错. )
5 5 3 6 6
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2. 减小输电电流 I (1)减小输送功率 P : 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. (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
2 2
P 100×103 I= = U 220
A=454. 5 A, 所以损失功率 P 损=I R = ( 454. 5) × 1 W =206 570. 25 W ≈206. 57 kW >100 kW . 这说明采用低压输电消耗太大, 甚至会全部损耗在输送过程 中.
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1. 远距离电网输电流程图甲及电路图乙
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1. 减小输电线的电阻 R (1)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)尽量采用导电性能好的材料作导线. (3)增大导线的横截面积 S, 这要多耗费金属材料, 增加成本, 同时给 输电线的架设带来很大困难.
)
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答案: D 解析: 保持输送功率不变, 输出电压提高到原来的 20 倍, 由 P=U I知, I 将减小到原来的 , 所以由损耗功率 P=I R 可知 P 变为原来的( ) = 故 D 项正确.
答案: 发电机发出的电先经升压变压器升压, 然后高压输送到用电 区, 在用电区再经降压变压器降压后输送给用户 .
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一、减少输电线上功率损失的方法
活动与探究 输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式怎样表示? 答案: 输电线上功率损失的主要原因是输电线中的电阻分压 ; P损
U 2
线
=I R 线=
2
P
R
= ( ) ·R 线.
U
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线
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迁移与应用 例 1 远距离输送一定功率的交变电流, 若输送电压升高为原 来的 n 倍, 关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是( A. 输电线上的电功率损失是原来的
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世界第一大坝——长江三峡大坝(如图)巍然耸立在湖北省宜昌市. 三峡电站的投产, 改善了我国一些地区的电力供应. 你远在几千千米之 外的家里, 也许使用的就是三峡电呢. 你知道这种远距离输电的流程吗?
2. 分析输电问题的基本思路
(1)输送一定功率的电能, 电压越高, 输电线中的电流越小, 导线因发 热而损失的电能越少, 所以由发电厂发出的电应先用升压变压器升压 , 设输入电压为 U 1, 输送电压为 U 2, 则有 1 = 1 . (2)若输送功率为 P , 则输电线上的电流 I= , 线路上损失的功率 P
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解析: 据 ΔP= 2 R 可知, 在输出功率一定的前提下, 如果 R 确定, 则 ΔP
U
P2
与 U 成反比, 故应选超高压输电方案. 将两种方案的电压数值代入方程, 可得到被选方案输电线上的电能损失是另一种的 4. 84% . 答案: 50× 10 V 超高压
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P U2
损
U n U2 n2
=I2R .
(3)电能输送到用户处需先经降压变压器降压, 降至用户所需的用 电电压 U 4 后再给用户供电, 则 3= 3. (4)用户实际得到的功率 P' =P-P 损.
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五、高压输电
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1. 了解为什么要用高压输电. 学习目标 2. 知道减少远距离输电能量损耗 的途径. 3. 了解电网在能源利用上的作用. 重点: 减少远距离输电过程能量损 重点难点 耗的途径. 难点: 输电过程损耗的计算.
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我们日常生活中的照明用电是 220 V , 如果不采用高压输电, 我们就 用 220 V 的电压输电, 如果输电线的电阻为 1 Ω, 输电总功率为 100 kW , 试 计算在输电线上损失的功率. 你发现了什么问题? 答案: 若用 220 V 的电压输电, 由 P=U I知输电线上电流
1 n
)
1 B. 输电线上的电功率损失是原来的 2 n
C. 输电线上的电压损失是原来的
1 n 1 n2
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P I= , 导线上损失功率 U P U
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2. 对于电能输送的以下说法, 正确的是(
)
A. 输送电能的基本要求是: 可靠、保质、经济 B. 减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电 C. 减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积 D. 实际输送电能时, 要综合考虑各种因素, 如: 输送功率大小、距离远近、 技术和经济条件等 答案: AD 解析: 在电能输送减少功率损失方面应综合考虑各方面的因素 , 保证: 可 靠、保质、经济. 所以只有 A 、D 项是正确的.
P 损=I R = 2 R . 因输送功率一
U
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P2
定, P 损跟输送电压的二次方成反比; U 损= R , 跟输送电压成反比, 所以正确 选项为 B 、C . 答案: BC
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如图所示是葛洲坝水电站, 从水电站发出的电能, 一般都要通过输 电线路送到各个用电地方. 根据输送电能距离的远近, 采用不同的高电 压. 从我国现在的电力情况来看, 送电距离在 200 千米~300 千米时采用 220 千伏的电压输电; 在 100 千米左右时采用 110 千伏; 50 千米左右采用 35 千伏; 在 15 千米~20 千米时采用 10 千伏, 有的则用 6 600 伏. 输电电压在 110 千伏以上的线路, 称为超高压输电线路. 在远距离送电时, 我国还有 500 千伏的超高压输电线路. 为什么不同距离采用不同电压输电, 而不统 一采用一种标准呢? 答案: 输电电压过高, 会增加绝缘的困难, 从而增加架线的费用; 输电 线路还容易向大气放电, 增加电能的损失, 因此设计输电线路时, 应综合 考虑各种因素, 选择合适的输电电压.
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kW . 2000 年竣工后, 年发电量达到 170 亿千瓦时. 大坝为混凝土双曲拱坝, 坝高 240 m , 是 20 世纪亚洲装机容量、库容量最大的水利枢纽工程 . 设 想将“ 二滩” 的电能输送到成都地区, 如果使用相同的输电线, 从减少输 电线上的电能损失来看, 在 50× 10 V 超高压和 11× 10 V 高压两种输电方 案中应选用 一种的 %. 输电方案, 因为该方案输电线上的电能损失是另
P 下, I送= U
送
, P 线= I送 R =
1 n
2
, 所以输电电压提高到原来的 n 倍, 输电线上的功 U 2
送
P2 R
率损失降为原来 2 倍. 综上可知, (1)在远距离输电中采用高压输电是比较有效可行的. (2)减小导线电阻方面, 采用导电性能较好的铝线, 且为多股绞线拧 成. 为增大其机械强度, 绞线中心用钢线.
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1. 用电网送电, 可以在一次能源产地使用大容量的发电机组, 减少 发电设施的重复建设, 降低运输一次能源的成本, 获得最大的经济利益. 2. 电网可以保证发电和供电系统的安全与可靠, 调整不同地区电力 供需的平衡, 保障供电质量.
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一、减少电能损失的途径
1. 要减少电能输送时的损失, 有两个途径: 减小输电线的电阻、减小 输送的电流. 2. 为保持输送功率不变, 采用高压输电来减小输电电流.
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3. “ 西电东送” 工程中为了减少输电损耗, 必须提高输电电压, 从洪家渡 水电站向华东某地输电的总功率为 P=10 kW , 输电电压为 U =10 V , 输电 线的总电阻为 R =100 Ω, 若采用超导材料作为输电线, 则可以减少的功率 损失为( A. 10 kW C. 10 kW 答案: C 解析: 由于输电电流
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1. 远距离输送交变电流都采用高压输电. 我国西北电网正在建设 750 kV 线路. 采用高压输电的优点是( A. 可节省输电线的铜材料 B. 可根据需要调节交流电的频率 C. 可减少输电线上的能量损耗 D. 可加快输电的速度 答案: C 解析: 高压输电可以减少输电线上的能量损耗, 远距离输电不采用铜导 线, 故 A 项错. )
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2. 减小输电电流 I (1)减小输送功率 P : 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. (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
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P 100×103 I= = U 220
A=454. 5 A, 所以损失功率 P 损=I R = ( 454. 5) × 1 W =206 570. 25 W ≈206. 57 kW >100 kW . 这说明采用低压输电消耗太大, 甚至会全部损耗在输送过程 中.
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1. 减小输电线的电阻 R (1)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)尽量采用导电性能好的材料作导线. (3)增大导线的横截面积 S, 这要多耗费金属材料, 增加成本, 同时给 输电线的架设带来很大困难.