高中物理4 电能的传输图文课件ppt

这是一份高中物理4 电能的传输图文课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了I2r，输电电流I，输电电压U，交流电，直流电，逆变器，答案440V等内容，欢迎下载使用。

1．理解远距离输电时决定电能损耗的因素，理解高压输电的原因。2．知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行计算。3．知道直流输电的优点和意义。
必备知识·自主预习储备
知识点一　电能输送中的电压损失和电能损耗1．电压损失(1)损失原因：导线自身存在电阻r。(2)电压损失大小：U损＝__。2．输电线上的功率损耗(1)输电线上的功率损耗：P损＝____，I为输电电流，r为输电线的电阻。
(2)降低输电损耗的两个途径①减小输电线的____，即在输电线长度l和材料一定的情况下，通过增大导线横截面积S来实现。②减小_________，即在输送功率一定的情况下，由P＝UI知，可以通过提高__________来减小I。
知识点二　远距离输电系统1．基本环节2．电路原理图
思考　用户得到的电能与发电站输出的电能相等吗？
提示：不相等，在送电过程中输电线上有电阻，损失一部分电能。
知识点三　直流输电1．直流输电的优点：不存在____和____引起的电压及电能损失。2．直流输电的基本过程：在发电站区域经变压器升压，由整流设备将______变成______，用高压直流电进行远距离传输，在用户区域由______将直流电变回交流电，经变压器降压送给用户。3．直流输电示意图
思考　高压交流输电和高压直流输电的优缺点？
提示：高压交流输电方便升压、降压，缺点是受电容、电感影响较大，同一电网发电机必须同步运行。高压直流输电不受电容、电感影响，但不方便升压、降压。
[预习体验]思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)仅仅从减少能量损耗的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损耗的能量越少。(　)(2)在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小。(　)(3)直流输电的优点是不存在电能损失。(　)(4)直流输电过程中电路中始终是直流电。(　)
关键能力·情境探究达成
中国的特高压直流输电技术世界领先。世界首个海拔4 000米以上的高海拔特高压直流试验线段工程——中国电力科学研究院西藏高海拔特高压直流试验线段顺利通过验收。该试验线段具备高海拔苛刻条件下±500千伏、±800千伏、±1 100千伏、±1 300千伏直流及1 000千伏交流特高压工程试验能力，当之无愧地成了目前世界上海拔最高、电压等级最高、功能最全的特高压试验基地。如图所示，输送功率为P，发电厂输出的电压为U，两条导线的总电阻是r，在图中把导线电阻集中画为r，请思考：
(1)输电线中的电流为多少？在发电厂输送功率一定时，输电线中的电流与输电线电阻及用电器电阻有关系吗？(2)输电线上功率损失的表达式是什么？(3)为什么远距离输电必须用高压呢？
【典例1】　某变电站用220 V的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%。若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？
[母题变式]　在[典例1]中，若输电电压不变，输电线的电阻应变为原来的多少倍？
A　[输电线上的损失功率为P损＝I2r线，若要使输电线损失功率不变，则输电线中的电流保持不变，由于高峰段的输送功率为低谷段的n倍，根据P＝UI可知，高峰段输送电压变为低谷段的n倍。故选A。]
【典例2】　风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，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)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(2)用户得到的电功率是多少。
(2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为P用＝P－P损＝P(1－4%)＝100×96% kW＝96 kW。
[答案]　(1)1∶20　240∶11　(2)96 kW
规律方法　处理远距离输电的方法技巧(1)画好一张图——远距离输电示意图(2)抓住电两端——发电站和用户(3)分析一条线——输电线(4)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压(5)区分三个量——输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)
[跟进训练]2．现输送4.0×106 W的电能，若发电机输出电压为2 000 V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功率为5.0×105 W。若已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8 Ω·m，则：(1)应选用匝数比为多少的升压变压器？(2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大？
[答案]　(1)1∶16　(2)2.8×104 V
学习效果·随堂评估自测
1．在遭遇特大冰雪灾害时，高压电线覆冰后有成人大腿般粗，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热损耗功率需变为9ΔP，假定输电功率及输电线电阻均不变，则除冰时(　　)A．输电电流为3I 　B．输电电流为9IC．输电电压为3U 　D．输电电压为0.5U
3．一台柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10-4 Ω，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时，(已知该柴油发电机发出的是正弦交变电流)求：(1)输电线路中的电流；(2)输出电压最大值；(3)在输电线路上损失的电功率。
[答案]　(1)200 A　(2)368 V　(3)8 kW
回归本节知识，自我完成以下问题：(1)减小输电线功率损失有哪些方法？
提示：采用高压输出，降低输电电流或者减小输电电阻以减小输电线功率损失。
(2)远距离输电过程中功率关系怎样？若用户消耗的功率增大，输送功率和损耗的功率怎么变化？
提示：P输＝P损＋P用，用户消耗的功率增大，输送功率和损耗的功率都增加。
课时分层作业(十二)　电能的传输
题组一　输电线上电压和功率损失的计算1．“西电东输”工程中，为了减少输电损耗，必须提高输电电压。从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106 kW，输电电压为1 000 kV，输电线电阻为100 Ω。若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为(　　)A．105 kW 　B．104 kW 　C．106 kW 　D．103 kW
2．用电压U和KU分别输送相同的电功率，且在输电线上损耗的功率相同，导线长度和材料也相同，此两种情况下导线的横截面积之比为(　　)A．K∶1 　B．1∶K 　C．K2∶1 　D．1∶K2
3．若发电机产生的电压经升压变压器后升高到100 kV，以10万千瓦的功率(始终不变)经输电线远距离送往变电站，输电线上损耗的功率为3000千瓦，则输电线的总电阻为(　　)A．3 Ω 　B．6 Ω 　C．9 Ω 　D．30 Ω
题组二　远距离输电6．如图所示为远距离交流输电的原理示意图，其中各个物理量已经在图中标出，下列说法正确的是(　　) A．变压器线圈的匝数关系为n1>n2，n3I线>I4D．输送功率不变时，输电电压越高，输电线上损失的功率越小
7．高压输电线是远距离传输电能的重要组成部分，下列关于高压输电线的说法正确的是(　　)A．输电线应选用电阻率大的金属材料制作B．高压输电线比普通导线粗，目的是增大导线电阻C．输电线上方还有两条导线，其作用是把高压线屏蔽起来免遭雷击D．在输送功率一定时，输电线上损失的功率跟输送电压平方成正比
9．如图甲所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝250 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻r线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化。(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，已知用户变压器的降压比为40∶1，如图乙所示。当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？
[答案]　(1)131 V　14.9 kW　(2)12.5 W
10．(多选)我国西部山区建有许多水电站，极大改善了当地居民的生产、生活，如图所示为某水电站远距离输电的原理图。T1为升压变压器，其原、副线圈匝数比为k1，输电线总电阻为R，T2为降压变压器，其原、副线圈匝数比为k2，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户端用户数量变化，使得输电线输送电流增加ΔI。则下列说法正确的是(　　)
11．(多选)如图所示，高铁的供电流程是将220 kV或110 kV高压经过牵引变电所进行变压(可视作理想变压器)，降至27.5 kV，通过接触网上的电线与车顶上的受电器进行接触而完成受电，机车最终获得25 kV的电力使高铁机车运行，以下说法正确的是(　　)
A．若电网的电压为220 kV，则变电所的变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝8∶1B．若电网的电压为110 kV，则变电所的变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶4C．如果高铁机车功率为8 000 kW，牵引变电所至机车间的线路损耗的电功率为800 kWD．如果高铁机车功率为8 000 kW，则自牵引变电所至机车间线路的等效电阻约为85.9 Ω
[答案]　(1)1.25 Ω　(2)245∶11
13．北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇形屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1×105 W。(1)按平均每天太阳照射6 h计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？(2)假若发电系统的输出电压为250 V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为R线＝8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。求应选用匝数比多大的升压变压器。