人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送获奖课件ppt

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物理观念: 了解电能的输送过程中电压与功率都存在着必然的损耗。科学思维: 知道降低输电损耗的两个途径要从控制输电电阻，提高输电电压作为出发点来进行研究，提升根据理论公式指导实际的思维能力。科学探究: 培养学生运用物理规律和公式分析解决实际问题的能力。科学态度与责任: 养成利用理论公式知道实际的学习态度，通过对课本拓展知识的学习了解电能输送技术的发展历史，不断提升理论结合实际解决问题的能力。
重点: 高压输电的基本工作原理及降低电能消耗的两种途径。教学难点: 高压输电的数学推导过程及各物理量之间的相互关系。
理想变压器的基本规律：
变压器只能改变交流电的电压和电流
为了合理利用能源，发电厂要建在靠近能源的地方，而用电的地方却分布很广，大部分地方离发电厂很远，故需要把电能输送到很远的地方——远距离输电。而在远距离输电中，面临的就是如何输送电能？如何减少损耗、节约电能？
一、输送电能的基本要求
是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
是指输电线路建造，运行的费用低，损耗小， 造价低。
二、降低输电损耗的两个途径
I= ________;
U损=_______;
P损=_______;
P用=________;
U用=________;
2.降低输电功率损耗的途径
(1)怎样计算输电线路损失的功率?
(2)减小输电线路损失功率的途径?
3.减小输电线电阻的可行方法
①减小材料的电阻率ρ：
②减小输电线的长度L：
③可适当增大导线横截面积S:
输送电能的功率P一定，提高输电电压U，可以减小输电电流I，从而减少输电线的功率损失。所以远距离输电要采用高压输电。
4.减小输电电流的可行方法
提高输电电压，减小输电电流，是减小输电功率损失的最有效方法。
输电电压也不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高，线路修建费用就会增多。输电电压越高，变压器上的电压也越高，对变压器的要求也相应提高。实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，依照不同情况选择合适的输电电压。
视频：降低输电损耗模拟实验
(1)减小输电线的电阻
(2)减小输电导线中的电流
输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求(1)输电线中的电流？输电线中损失的电压?用户得到的电压？
(1)25A 250V 150V
(2)6250W 3750W
(2)输电线损失的功率？用户得到的功率？
(3)如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率？用户得到的功率？
(3)62.5W 9937.5W
那么如何在保持输电功率不变的情况下，提高输电电压，减小输入电流呢？
这就需要我们上一节学过的变压器来实现。
1.远距离输电电路模型
U1/U2=n1/n2
I1/I2=n2/n1
U3/U4=n3/n4
I3/I4=n3/n4
视频：高压输电模拟实验
风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
(1)画出此输电线路的示意图；(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(3)用户得到的电功率．
(1)画出供电示意图(2)以变压器铁心为界，分出各个回路，各回路可独立运用欧姆定律分析。(3)各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系，总功率不变等联系。
3.远距离输电类问题的分析方法：
4.交流高压输电的基本环节
1.远距离输电过程示意图
通过网状的输电线、变电站，将多个电厂和广大用户连接起来形成全国性或地区性的输电网络，这就是电网.。
(1)降低能源运输成本，提高经济效益；
(2)减小断电风险，调剂电力供需平衡
1882年，爱迪生在美国修建了第一个电力照明系统；每隔3 km 左右就要建立一个发电厂，否则灯泡因电压过低而不能发光；
1882年，一个法国工程师修建了第一条远距离输电电路，将一个水电站发出的电送到57 km之外的慕尼黑；
1891 年，德国建成170 km 的1530 kV 的高压输电线路，效率高达70% 80%。1893年，国修建尼亚加拉水电站时，经过反复论证，决定采用交流供电系统。
1909至1912年，美国、德国建造100 kV高压输电线路，此后高压输电技术迅速普及。
现代，直流输电技术在送电端有专用的“整流”设备将交流变换为直流，在用户端也有专用的“逆变”设备再将直流变换为交流。
远距离输电中，线路上的电容、电感对交变电流的影响不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少这种损失，采用直流输电的方式。直流输电需要专门的“整流设备”和“逆流设备”。
(1)减小输电线电阻R
1.在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压U1和输电线上的电阻R均保持不变。随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（　　）A.升压变压器的输出电压U2增大B.降压变压器的输出电压U4增大C.输电线上损耗的功率减小D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
2.某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制位5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
(2)输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？
(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上的电流是多少？
(3)两个变压器的匝数比等于多少？