教科版高中物理选修3-2：《电能的输送》课件1-新版.ppt

1、课标解读课标解读重点难点重点难点1.理解输电线上损失的电能理解输电线上损失的电能与哪些因素有关，以及减小与哪些因素有关，以及减小损失的两个途径损失的两个途径2.理解高压输电的原理理解高压输电的原理3.了解远距离输电的典型电了解远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题的规律解决实际问题.1.减小输电损失的两个途减小输电损失的两个途径径(重点重点)2.高压输电和输电网络的分高压输电和输电网络的分析析(重点重点)3.分清输电电压和输电线的电分清输电电压和输电线的电压，如何降低输电的损压，如何降低输电的损耗耗(难点难点)4.输电网络的分析输电网络的分析(难点

2、难点)1.基本知识基本知识(1)两种损失比较两种损失比较电能输送中的电压损失和电能损耗电能输送中的电压损失和电能损耗 两种损失两种损失原因分析原因分析大小表示大小表示减小办法减小办法电压损失电压损失导线自身存在导线自身存在_U损损_减小减小_减小减小I功率损失功率损失导线有电阻电流导线有电阻电流_P损损_减小减小_减小减小r电阻电阻rIrr热效应热效应I2rI由由PUI知，输送电功率不变的前提下，提高输电电知，输送电功率不变的前提下，提高输电电压，会减小压，会减小_，从而减小导线上的发热损失和电压，从而减小导线上的发热损失和电压损失这是降低两种损耗的有效途径损失这是降低两种损耗的有效途径横截面

3、积横截面积输电电流输电电流2思考判断思考判断(1)由由PUI知，功率损耗与电流成正比知，功率损耗与电流成正比()(2)电能的损耗受电流的影响比受电阻的影响更为显电能的损耗受电流的影响比受电阻的影响更为显著著()(3)减小输电线电阻是降低电能损耗的最佳途径减小输电线电阻是降低电能损耗的最佳途径()1.基本知识基本知识在发电站附近用在发电站附近用_变压器变压器_，用输电线输，用输电线输送到远方，在用电地区附近，用送到远方，在用电地区附近，用_变压器降到所需电压变压器降到所需电压远距离输电电路图如图远距离输电电路图如图271所示：所示：远距离输电系统远距离输电系统 图图271升压升压升高电压升高电压

4、降压降压2思考判断思考判断(1)高压输电是通过减小输电电流来减小电路的电能损高压输电是通过减小输电电流来减小电路的电能损耗耗()(2)远距离输电时，若输送的电功率一定，输电电压越远距离输电时，若输送的电功率一定，输电电压越高，输电电流就越小，电能损失就越小，所以输电电压越高高，输电电流就越小，电能损失就越小，所以输电电压越高越好越好()3探究交流探究交流“提高输电电压、减小输电电流提高输电电压、减小输电电流”是否与欧姆定律相矛是否与欧姆定律相矛盾？盾？1.基本知识基本知识(1)使用环节：大功率使用环节：大功率_输电环节中使用直流输电输电环节中使用直流输电(2)直流输电系统直流输电系统直流输电直

5、流输电 高压高压2思考判断思考判断(1)直流输电的优点是不存在电感和电容引起的电能损直流输电的优点是不存在电感和电容引起的电能损失失()(2)直流输电过程中没有使用变压器直流输电过程中没有使用变压器()3探究交流探究交流交流输电有哪些局限性？要克服这些局限性，应怎样去交流输电有哪些局限性？要克服这些局限性，应怎样去做？做？【提示提示】交流输电的局限性有：交流输电的局限性有：(1)当交流输电功率很当交流输电功率很大时，电容、电感引起的电压及电能损失很大；大时，电容、电感引起的电压及电能损失很大；(2)同一电网供电的发电机同步运行，技术存在困难要同一电网供电的发电机同步运行，技术存在困难要克服上述

6、局限性，大功率输电线路可采用直流输电克服上述局限性，大功率输电线路可采用直流输电【问题导思问题导思】1输送电能的过程为什么会有能量损失？输送电能的过程为什么会有能量损失？2能量损失的大小与哪些因素有关？能量损失的大小与哪些因素有关？3减小输电的能量损失有哪些措施？减小输电的能量损失有哪些措施？输电线上的能量损耗输电线上的能量损耗 1功率损失的原因功率损失的原因在电能输送过程中，电流流过输电线时，因输电线有电在电能输送过程中，电流流过输电线时，因输电线有电阻而发热，电能必有一部分转化为内能而损失掉阻而发热，电能必有一部分转化为内能而损失掉2功率损失的大小功率损失的大小(1)设输电导线的总电阻为设

7、输电导线的总电阻为R，输电电流为，输电电流为I，则损失功，则损失功率为率为P损损I2R.增大导线的横截面积增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增大：这要多耗费金属材料，增大成本，同时给输电线的架设带来很大的困难成本，同时给输电线的架设带来很大的困难输送功率是指高压输电线始端的输入功率，输送电压是输送功率是指高压输电线始端的输入功率，输送电压是指高压输电线始端的电压指高压输电线始端的电压(2013陕西师大附中高二检测陕西师大附中高二检测)在远距离输电在远距离输电时，输送的电功率为时，输送的电功率为P，输送电压为，输送电压为U，所用导线的电阻率，所用导线的电阻率为为，横截面积为，横截面积为S

8、，总长度为，总长度为L，输电线损失的电功率为，输电线损失的电功率为P，用户得到的电功率为，用户得到的电功率为P用用，则，则P、P用用的关系式正确的是的关系式正确的是()【审题指导审题指导】审题时应注意以下问题：审题时应注意以下问题：(1)明确输送功率、输送电压、损失功率、损失电压的意明确输送功率、输送电压、损失功率、损失电压的意义义(2)根据欧姆定律和功率公式进行计算根据欧姆定律和功率公式进行计算【答案答案】BD【答案答案】BD【问题导思问题导思】1如何分清输电电压和损失电压以及用户电压？如何分清输电电压和损失电压以及用户电压？2线路损失电压的原因是怎样的？线路损失电压的原因是怎样的？3如何减

9、小线路上的电压损失？如何减小线路上的电压损失？输电电压、损失电压和用户电压输电电压、损失电压和用户电压 1对几个电压的理解对几个电压的理解输送电压：输电线始端电压，如图输送电压：输电线始端电压，如图272中的中的U2.用户电压：最终用户使用的电压，如图中的用户电压：最终用户使用的电压，如图中的U4.损失的电压：输电线始端电压与末端电压的差值损失的电压：输电线始端电压与末端电压的差值(UU2U3)，形成的原因是由于输电导线上存在电阻和感抗，形成的原因是由于输电导线上存在电阻和感抗图图2722线路电压损失的原因线路电压损失的原因输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生输电导线有电阻，电流通

10、过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失，如图就是输电线上的电压损失，如图273所示，所示，U为发电厂的为发电厂的输出电压，输出电压，P为发电厂的输出功率，为发电厂的输出功率，U2为用电设备两端的电为用电设备两端的电压，压，P为用电设备的输入功率，则输电线上损失的电压为为用电设备的输入功率，则输电线上损失的电压为UUUIR.图图2733减小输电线路上电压损失的方法减小输电线路上电压损失的方法根据根据UIR可知，减小输电线路上电压损失的方法主可知，减小输电线路上电压损失的方法主要有两种

11、：要有两种：(1)减小输电线路的电阻减小输电线路的电阻(2)减小输电电流减小输电电流I，即提高输电电压，即提高输电电压1输电电压是指加在高压输电线始端的电压输电电压是指加在高压输电线始端的电压U，损失，损失电压是指降落在输电线路上的电压电压是指降落在输电线路上的电压UIR.2无论是从减小输电线路上功率损失，还是从减小电无论是从减小输电线路上功率损失，还是从减小电压损失来看，都要求提高输电电压，以减小输电电流压损失来看，都要求提高输电电压，以减小输电电流(2013重庆一中高二检测重庆一中高二检测)某农村水力发电站某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升的发电机的输出电

12、压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经变压器降压后，再用线路接到各用户，设的降压变压器，经变压器降压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时亮，但用电总功率增加，这时()A升压变压器的副线圈的电压变大升压变压器的副线圈的电压变大B高压输电线路的电压损失变大高压输电线路的电压损失变大C降压变压器的副线圈上的电压变大降压变压器的副线圈上的电压变大D降压变压器到各用户的

13、输电线上的电压损失变大降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大【审题指导审题指导】解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点：(1)用电高峰期用户端总电阻减小用电高峰期用户端总电阻减小(2)白炽灯不够亮的原因白炽灯不够亮的原因(3)白炽灯两端电压大小的相关因素白炽灯两端电压大小的相关因素【解析解析】用电高峰期，用户端总电阻由于并联电灯增用电高峰期，用户端总电阻由于并联电灯增多而减小，从而电流增大，又由多而减小，从而电流增大，又由U损损Ir可知，输电导线上的可知，输电导线上的电压损失变大，升压变压器副线圈的电压不变，降压变压器电压损失变大，升压变压器副线圈的电压不变，降压变压器原、副线

14、圈上的电压变小，而降压变压器到各用户的输电线原、副线圈上的电压变小，而降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大故正确答案为上的电压损失变大故正确答案为B、D.【答案答案】BD分析此类问题时要弄清输电导线的电阻是能耗和电压损分析此类问题时要弄清输电导线的电阻是能耗和电压损失的原因所在，在高压输电中灵活运用焦耳定律、欧姆定失的原因所在，在高压输电中灵活运用焦耳定律、欧姆定律，抓住电功率的决定因素，把握好能耗与损失电压的平方律，抓住电功率的决定因素，把握好能耗与损失电压的平方成正比，与输送电压的平方成反比成正比，与输送电压的平方成反比2某发电站的输出功率为某发电站的输出功率为104 kW，输出电压

15、为，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向通过理想变压器升压后向80 km远处供电已知输电导线的远处供电已知输电导线的电阻率为电阻率为2.410-8m，导线横截面积为，导线横截面积为1.510-4m2，输电线路损失的功率为输出功率的输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：，求：(1)升压变压器的输出电压；升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失输电线路上的电压损失(2)输电线上的电压损失：输电线上的电压损失：UI2R3 200 V.【答案答案】(1)80 000 V(2)3 200 V(2012广元高二期末广元高二期末)发电机的端电压发电机的端电压220 V，输出电功率输出电功率4

16、4 kW，输电导线的电阻为，输电导线的电阻为0.2，如果用初、次，如果用初、次级匝数之比为级匝数之比为1 10的升压变压器升压，经输电线路后，再的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为用初、次级匝数比为10 1的降压变压器降压供给用户的降压变压器降压供给用户(1)画出全过程的线路图；画出全过程的线路图；(2)求用户得到的电压和功率；求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压电压 综合解题方略综合解题方略高压输电线路高压输电线路 的分析与计算的分析与计算【审题指导审题指导】审题时应注意以下问题：审题时

17、应注意以下问题：(1)发电机的端电压等于升压变压器原线圈两端的电压发电机的端电压等于升压变压器原线圈两端的电压(2)对全过程线路图中各物理量要标注清楚对全过程线路图中各物理量要标注清楚【规范解答规范解答】(1)线路图如图所示：线路图如图所示：输电线上损失的电压和电功率分别为输电线上损失的电压和电功率分别为U损损IR线线2000.2 V40 V，P损损IU损损I2R线线20020.2 W8103 W.所以，用户得到的电压和电功率分别为所以，用户得到的电压和电功率分别为U用用UU损损220 V40 V180 V，P用用P总总P损损44103W8103 W36 kW.【答案答案】(1)见规范解答见规

18、范解答(2)219.6 V43.92 kW(3)180 V36 kW解答电能输送问题应注意的问题解答电能输送问题应注意的问题1用户消耗的功率决定输送功率，即用户和线路总共用户消耗的功率决定输送功率，即用户和线路总共消耗多少功率，发电站就输送多少功率，这是能量守恒定律消耗多少功率，发电站就输送多少功率，这是能量守恒定律和变压器原理的体现和变压器原理的体现2抓住输电的两头抓住输电的两头电源和用电器；分析一条线电源和用电器；分析一条线输输电线；研究两次电压变换电线；研究两次电压变换升压变压器和降压变压器升压变压器和降压变压器3注意输送电压注意输送电压(功率功率)、损失电压、损失电压(功率功率)、用户

19、电压、用户电压(功功率率)三者之间的区别和数量关系三者之间的区别和数量关系【备选例题备选例题】某小型水电站的电能输送示意图如图教某小型水电站的电能输送示意图如图教271所所示发电机的输出电压为示发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为，输电线总电阻为r，升压变，升压变压器原、副线圈匝数分别为压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈，降压变压器原、副线圈匝数分别为匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器变压器均为理想变压器)要使额定电压要使额定电压为为220 V的用电器正常工作，则的用电器正常工作，则()图教图教271【答案答案】AD1交流输电线路中功率损失的主要原因交流输

20、电线路中功率损失的主要原因()A一定是输电导线具有电阻一定是输电导线具有电阻B一定是输电导线具有容抗一定是输电导线具有容抗C一定是输电导线具有感抗一定是输电导线具有感抗D以上说法均不正确以上说法均不正确【解析解析】电能的主要损耗是电热，由电能的主要损耗是电热，由PI2R可知可知A选项正确选项正确【答案答案】A2下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是()A直流输电系统只在输电环节是直流，而发电环节和直流输电系统只在输电环节是直流，而发电环节和用电环节是交流用电环节是交流B直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流，而直流输电系统只在发电环节和用电环

21、节是直流，而输电环节是交流输电环节是交流C整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流D逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流【解析解析】直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成，在整流站通过整流器将交流电变换为直流电，三部分组成，在整流站通过整流器将交流电变换为直流电，在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电因此选项在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电因此选项A、C正确正确【答案答案】AC3在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是失，可采用的最佳方法是()A使输电线粗一些使输电线粗一些B减小输电线长度减小输电线长度C采用高压输电采用高压输电 D减少通电时间减少通电时间【解析解析】从造成电能损失的原因分析，要减少电能损从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减少输电电流，减少电阻已达到目前技失，需要减小电阻、减少输电电流，减少电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流【答案答案】C【答案答案】D