人教版 (2019)选择性必修 第二册电能的输送示范课ppt课件

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1.由于输电导线有电阻,在输电过程中必有一部分电能要转化成内能而损失掉。设输电导线中的电流为I,输电导线的电阻为R,则输电导线上的功率损失为ΔP=I2R。2.减少输电导线上的功率损失的两个途径(1)减小输电导线的电阻　　由电阻定律R=ρ 可知,距离一定,选用电阻率ρ小的材料制造导线、增大导线的横截面积S可减小电阻。(2)减小输电导线中的电流　　由P=UI可知,当输送功率P一定时,升高电压可以减小输电电流。
易错警示    (1)要准确理解输电线始端电压U、线路上损失的电压ΔU及输电线的末端电压U'间的关系,即U=U'+ΔU。(2)千万不能用ΔP= 计算功率损失,因为U不是输电线电阻r上所分担的电压。
1.远距离输电的基本原理:在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。　　提高输电电压是减少电能损失行之有效的办法,因此,电能的输送必须使用变压器,先升压后降压。简单的高压输电模型如下:2.电网:通过网状的输电线、变电站,将许多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。
3.电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效益。(2)可以减小断电的风险,调剂不同地区电力供需的平衡。(3)合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。
导师点睛    发电站一般建在靠近能源产地的地方,发电站的电通过电网传输,主要目的是调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质量。
知识辨析1.采用高压输电能减少电能损失,是不是输电电压越高越好?为什么?2.通过计算输电线路损耗的功率,你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更有效?3.远距离输电,在输电电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越少还是越多?
一语破的1.不是。输电电压越高,对输电线路绝缘性能的要求越高,线路修建费用就会增多。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。2.减小输电电流效果更好。根据P损=I2r,输电电流I一定时,电阻r减小为原来的 ,P损也减小为原来的 ;电阻r一定时,电流I减小为原来的 ,P损则减小为原来的 ,可见减小输电电流效果更好。3.越多。根据P损= r可知在输电电压U一定时,输送的电功率P越大,输电过程中的电能损失越多。
1.高压输电原理　　如图所示为远距离输电的简化电路原理图,由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成,我们可以把它划分成“三个回路”,电路整体满足能量守恒,即P发电机=P损+P用。
高压输电问题中涉及的电压、电流和功率关系如下:功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3。电压关系: = , = ,U2=ΔU+U3。电流关系: = , = ,I2=I3=I线。输电电流:I线= = = 。2.输电线上的电压、电功率损失　　设输送电功率为P,输电电压为U,输电线的总长度为L,横截面积为S,电阻率为ρ,则输电电流I= ,输电线电阻为R=ρ 。(1)电压损失:ΔU=IR= ·ρ ;
(2)功率损失:ΔP=I2R= ·ρ 。3.减少输电线上电压、电功率损失的方法　　由电压损失ΔU=IR及功率损失ΔP=I2R可知,减少输电线上电压、电功率损失的方法主要有两种:减小输电导线的电阻和减小输电导线中的电流。(1)减小输电线的电阻R①减小输电线长度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减小电阻率ρ:目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料,若使用电阻率更小的金属制作导线,如银,成本太高。③增大输电导线的横截面积S:这种方法要多耗费金属材料,增加成本,同时给输电线的架设带来很大的困难。(2)减小输电导线中的电流I
①减小输送功率P:由于电站的装机容量是一定的,因此电站向外输送的最大电功率是一定的,考虑到用户的实际需要,故在实际中不能通过减小P来减小电流I。②提高输电电压U:在输送功率P和输电线电阻R一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍,根据ΔP= ·R及ΔU= ·R可知,输电线上的功率损失将降为原来的 ,电压损失降为原来的 。根据以上分析可知,采用高压输电是减少输电线上电压、功率损失最有效、最经济的措施。
典例    风能是一种新型环保能源,风力发电近几年得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压为250 V,用户需要的电压为220 V,输电线电阻为10 Ω【1】。若输电线因发热而损失的功率为发电机输出功率的4%【2】,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压、降压变压器原、副线圈的匝数比;(3)用户得到的电功率。
信息提取    【1】输电线有电阻,电阻会分担部分电压和消耗一定的能量。【2】可利用P损= R线计算输电线中的电流。
思路点拨    首先根据输电线上损耗的功率计算出输电线中的电流,其次根据P=U2I2【3】和U3=U2-U线【4】求出输送电压U2和U3,进而求出变压器原、副线圈的匝数比;最后根据输送功率和线路中损失的功率计算出用户得到的功率。
解析    (1)如图所示。(2)P损= R线,I2= =  A=20 A(由【2】得到),U2= =  V=5 000 V(由【3】得到),升压变压器原、副线圈匝数比 = = = ,U3=U2-U线=U2-I2R线=4 800 V(由【4】得到),降压变压器原、副线圈匝数比 = = = 
(3)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)见解析图    (2)1∶20    240∶11(3)96 kW
1.输送功率恒定:当输送的电功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电导线上损耗的功率就减少到原来的 。在输送功率相同的情况下,提高输电电压,降低输电电流能有效降低在传输过程中的功率损失,电压越大损失越小。故为了降低传输过程中的功率损失,可采用特高压输电。2.输电电压恒定:画出输电的电路图,如图(a)所示,在远距离输电过程中,若发电厂输入升压变压器的电压U1恒定,高压输电线的电阻不变,升压变压器和降压变压器都是理想变压器。
(1)变压器线圈匝数不变、用户负载变化问题分析思路(2)等效电阻思路　　很多变压器问题中,可以将变压器和负载等效为一个电阻,按照直流电路进行分析,比如