高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册电能的传输课文内容课件ppt

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　远距离输电系统1.电路原理图(如图) 2.基本环节 
　直流输电1.交流输电的局限性(1)当交流输电功率很大时,电感、电容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,技术上存在困难。2.直流输电的基本过程:在发电站区域经变压器升压,由整流设备将交流电变成直流电,用高压直流电进行远距离传输,在用户区域由逆变器将直流电变为交流电,经变压器降压送给用户。3.直流输电示意图 
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。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。
　输电线上的电压损失和功率损失 1.输电线上的电压损失(1)电压损失:输电导线有电阻,电流通过输电导线时,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,这就是输电线上的电压损失。(2)减少电压损失的两种方法:一是减小输电导线的电阻,二是减小输电电流。2.输电线上的功率损失(1)功率损失的原因及计算①功率损失的原因:任何输电线都有电阻,因此当电流通过输电线向远方输送时,输电线因有电阻而发热。②功率损失的计算:ΔP=I2R,I为输电线上的电流,R为输电线电阻。(2)减少功率损失的方法
　　由ΔP=I2R可知,减少输电线上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R。由R=ρ 知:a.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。b.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。c.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。根据I= 知:a.减小输送功率P:在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的,所以不现实。b.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知,输电线上的功率损失将降为原来的 。　　根据以上分析可知,采用高压输电是减少输电线上功率损失最有效、最经济的措施。
　远距离输电问题中的基本关系1.输电线路的构成　　输电线路由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成,即“三个回路两个变压器”,如图所示。 
2.基本关系(1)功率关系:P1=P2,P3=P4,P2=P损+P3。(2)电压关系: = , = ,U2=ΔU+U3。(3)电流关系: = , = ,I2=I3=I线。(4)输电电流:I线= = = 。(5)输电导线上的功率损失:P损=I线ΔU= R线= R线。(6)输电导线上的电压损失:ΔU=I线R线=U2-U3。
易错警示    输电电压和输电导线上的电压损失的区别:输电电压是指升压变压器的输出电压,即图中的U2;输电导线上的电压损失也称为输电导线电阻上的电压,是指电流通过输电导线时在输电导线上产生的电势降落,即图中的ΔU。
典例　风力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输送功率的4%【2】。 (1)画出此输电线路的示意图;(2)求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;(3)求用户得到的电功率。
信息提取    【1】输电线路有电阻,电阻会分担部分电压和消耗一定的能量。【2】可利用P损= R线计算输电线路中的电流。
思路点拨    首先根据输电线上损耗的功率计算出输电线路中的电流,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)此输电线路的示意图如图所示。 (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
　高压输电中两类问题的分析  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 。在传输功率相同的情况下,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,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。
 图(a)(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,比如图(a)中,设用户电阻为R,将降压变压器和用户等效为电阻R',如图(b)所示,经论证R'= R。