25-26学年物理(人教版)选择性必修二课件：3.4 电能的输送

第4节　电能的输送第三章　交变电流1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关。2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算。3.了解交变电流从发电站到用户的输电过程。学习目标知识点1知识点二　电网供电知识点一　降低输电损耗的两个途径知识点一　降低输电损耗的两个途径　　　如图所示,假定发电厂输出的电压为U,输送功率为P,输电线路中的电流是I,两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)。那么,用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗?为什么?提示　不相等。由于输电线有电阻,有一部分电能转化为电热损耗掉了。1.输送电能的基本要求 I2r 小增大  【思考】假定输电线路中的电流是I,用户端的电压是U,两条导线的总电阻是r,如图所示。(1)怎样计算输电线路损失的功率?(2)在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的多少?在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的多少? (3)通过对第(2)问的两项计算,你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?(4)怎样计算用户消耗的功率P?(5)在保证用户电功率不变的前提下,怎样才能减小输电电流? AD    AD知识点二　电网供电　　　我们日常生活离不开电,电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源,火力发电厂通常建在煤矿附近,水电站建在水力资源丰富的河流上,但用电的地方可能距离很远,需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方,同时又不能浪费太多的电能。火力发电厂或水电站发电的电压是否一定很高?怎样才能提高输送电压?提示　电厂发电的电压最大值由公式Em=NωBS决定,因机械制造等因素,电压不会很高,通常借助变压器将低电压变为高电压。1.远距离输电的基本原理:在发电站内用______变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过______变压器降到所需的电压。2.电网:通过网状的输电线、________,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______。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__________。(2)减小断电的风险,调剂不同地区__________的平衡。(3)合理地调度电力,使______的供应更加可靠,质量更高。升压降压变电站网络经济效益电力供需电力4.解决远距离高压输电问题的基本方法(1)首先应画出远距离输电的电路图(如图),并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。(2)理清三个回路:回路1:P1=__________回路2:U2=ΔU+U3,P2=ΔP+P3=____________,I2=I3回路3:P4=U4I4。U1I1  ΔP+P3   U2-U3【思考判断】(1)采用电网送电可以降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效益。( )(2)远距离输电线上的功率损失与输电线上电压损失的平方成正比。( )(3)使用变压器进行远距离输电,用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。( )(4)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1∶n,降压变压器匝数比为n∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。( )√×√√AC例2 (多选)(2025·福建福州高二期末)如图所示,某水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机的输出电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,在用户端用降压变压器将电压降为U4=220 V。已知输电电流I线=25 A,两条输电线路总电阻R线=8 Ω,变压器均视为理想变压器,则(　　)A.用户得到电功率为95 kWB.升压变压器的匝数比n1∶n2=4∶5C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11D.发电机的输出的电流I1=40 A 例3 风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,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;  答案　1∶20　240∶11　(2)用户得到的电功率是多少。解析　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　96 kW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)随堂对点自测2AC1.(降低输电损耗的两个途径)(多选)如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2。则(　　)  AD2.(远距离输电的电路分析)(多选)(2025·河南新乡阶段检测)如图所示,电压为100 kV的主供电线路为某5G基站供电,基站用电器总功率为4 kW,线路电阻为40 Ω,线路损耗功率占总功率的20%(变压器均视为理想变压器),则(　　)A.输电线路中的电流为5 AB.输电线路中的电流为2 500 AC.高压变压器原、副线圈的匝数比为50∶1D.高压变压器原、副线圈的匝数比为100∶1 课后巩固训练3D题组一　降低输电损耗的两个途径1.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(　　)A.使输电线粗一些B.减小输电线长度C.减少通电时间D.采用高压输电解析　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、减小输电电流,减小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,故D正确。基础对点练A2.(2025·江西南昌高二期中)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3 000千瓦,则输电线的总电阻为(　　)A.3 ΩB.6 ΩC.9 ΩD.30 Ω AD C  ABD题组二　电网供电5.(多选)远距离高压输电的示意图如图所示,关于远距离输电,下列表述正确的是(　 　)A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损耗B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损耗越小D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 D6.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,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。若输送功率增大为原来的2倍,下列说法中正确的有(　　)A.升压变压器的输出电压增大为原来的2倍B.输电线上的电流增大为原来的4倍C.输电线上损耗的功率增大为原来的2倍D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 C7.如图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsin ωt的交流电源,若输送功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为 (　　)  BD8.(多选)(2025·福建三明高二期末)如图是远距离输电的原理图,发电厂输出电压恒定不变,两个变压器均为理想变压器。若用户消耗的功率增大,下列说法正确的是(　　)综合提升练A.降压变压器的输出电流I4减小B.输电线上损失的功率增大C.升压变压器的输出电压U2增大D.发电厂输出的总功率增大