1、人教版高中物理选修二 3.4 3.4 电能的输送电能的输送 人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二目录新知导入第 一 部 分新知探究第 二 部 分新知应用第 三 部 分课堂小结第 四 部 分新知巩固第 五 部 分大亚湾核电站大亚湾核电站秦山核电站秦山核电站三峡水电站三峡水电站新疆风力发电新疆风力发电新知导入新知导入 为了合理利用能源为了合理利用能源,发电站要建在靠近这些能源地方：发电站要建在靠近这些能源地方：火力发电站火力发电站风力发电站风力发电站水利发电站水利发电站新知导入新知导入用电的地方却分布很广用电的地方却分布很广:新知导入新知导入 我国很多发电厂建在能源聚集的西
2、部地区我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区,而用而用电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？新知导入新知导入新知导入新知导入1 1 可靠可靠保证供电线路可靠地工作，保证供电线路可靠地工作，故障故障少少3 3 经济经济输电线路输电线路建造建造和和运行运行费用低，费用低，电能损耗少电能损耗少2 2 保质保质保证电能的质量保证电能的质量电压电压和和频率频率稳定稳定 各种用电设备都是按照一定的各种用电设备都是按照一定的工作电压工作电压设计的，电压过低或过高，用电器
3、设计的，电压过低或过高，用电器都不能正常工作，甚至会造成损坏。使用交流的用电器还要求频率稳定。都不能正常工作，甚至会造成损坏。使用交流的用电器还要求频率稳定。新知探究新知探究交流直流输电之争 1882年爱迪生电气照明公司在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。美国发明家威斯汀豪斯 组建了自己的电气公司，致力于推广交流输电。VSVS新知探究新知探究发电厂发电厂用户用户P损损I2r输电线上的功率损失：输电线上的功率损失：（1 1）减小输电线的电阻）减小输电线的电阻（2 2）减小输电导线中的电流）减
4、小输电导线中的电流新知探究新知探究（1 1）减小输电线的电阻）减小输电线的电阻根据电阻定律，根据电阻定律，：选用电阻率小的金属材料：选用电阻率小的金属材料L L：输电距离一定：输电距离一定S S：适当增大导线的横截面积：适当增大导线的横截面积新知探究新知探究【例题例题1 1】把功率为把功率为200 kW200 kW的电能用铝线送到的电能用铝线送到10 km10 km外的地方，如果用外的地方，如果用220 V220 V的电压输电，的电压输电，并且使功率损失为输送功率的并且使功率损失为输送功率的10%10%，铝线的横截面积应为多大？（已知：铝的电阻率，铝线的横截面积应为多大？（已知：铝的电阻率2.
5、92.91010-8 -8 m m）输送功率输送功率200 kW指的是什么功率？指的是什么功率？输送功率输送功率 P=P损损+P用用输电电压输电电压 U=U线线+U用用输电电压输电电压220 V是谁两端的电压？是谁两端的电压？导线横截面积的增加是有一定限度的。过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电导线横截面积的增加是有一定限度的。过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电线太重、太粗会给铺设工作带来困难，线太重、太粗会给铺设工作带来困难，不满足不满足“经济经济”的要求的要求。解析：解析：新知应用新知应用1.1.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几分
6、之一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几分之一?在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几分之一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几分之一?2.2.通过第通过第2 2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电 线路的损耗更为有效线路的损耗更为有效?3.3.怎样计算用户消耗的功率怎样计算用户消耗的功率P P?4.4.在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？因为：因为：P损损=I
7、2r1.1.电阻减半：电阻减半：rIrIP22212损损损PP21损损PP41 2.2.减少电流对降低损耗更有效减少电流对降低损耗更有效rIrIP2241)2(损电流减半：电流减半：3.P=P损+P用P用=P-P损P用=UI-I2r4.4.要想在用户得到的功率不变的前提下要想在用户得到的功率不变的前提下降低电流降低电流I I，那就要那就要提高输送电压提高输送电压U U。新知应用新知应用（2 2）减小输电导线中的电流）减小输电导线中的电流提高输送电压提高输送电压U U（高压输电高压输电）P用用=UI-I2rP损损=I2rP=UI，P损损变为变为1/n2。U提高提高n倍倍，I降低为降低为1/n，p
8、不变不变 依照不同情况依照不同情况（距离远近、输送（距离远近、输送功率大小等）功率大小等）选择合适的输电电压。选择合适的输电电压。目前我国远距离输电采用的电压目前我国远距离输电采用的电压有有110 kV110 kV、220 kV220 kV、330 kV330 kV，输电干线，输电干线已经采用已经采用500 kV 500 kV 和和750 kV 750 kV 的超高压，的超高压，西北电网甚至达到西北电网甚至达到1 100 kV 1 100 kV 的特高压。的特高压。新知探究新知探究解析：解析：【例题例题2 2】中国已投产运行的中国已投产运行的1 000 kV1 000 kV特高压输电，是目前世
9、界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用原来用500 kV500 kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV1 000 kV特高压输特高压输电，不考虑其他因素的影响则电，不考虑其他因素的影响则()A A输电电流变为原来的输电电流变为原来的2 2倍倍 B B输电线上降落的电压将变为原来的输电线上降落的电压将变为原来的2 2倍倍C C输电线上降落的电压将变为原来的输电线上降落的电压将变为原来的1/2 D1/2 D输电线上损耗的电功率将变
10、为原来的输电线上损耗的电功率将变为原来的1/21/2C新知应用新知应用1.1.电能输送的基本模型电能输送的基本模型升压变压升压变压器器降压变压降压变压器器新知探究新知探究1.1.电能输送的基本模型电能输送的基本模型升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器新知探究新知探究新知探究新知探究新知探究新知探究新知探究新知探究新知探究新知探究远距离输电原理图远距离输电原理图14223UUUURIF用线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器发电厂高压输电用户升压变压器降压变压器新知探究新知探究交流高压输电的基本环节交流高压输电的基本环节 发电站发电站升压
11、变压器升压变压器高压输电高压输电降压变压器降压变压器用户用户新知探究新知探究1010千伏千伏几百千伏几百千伏100100千伏左右千伏左右1010千伏左右千伏左右220220伏伏发电机和变压器发电机和变压器 决定电压决定电压用户用户决定功率和电流决定功率和电流缺陷：缺陷：产能浪费产能浪费2.2.一对一供电一对一供电新知探究新知探究3.3.电网供电电网供电优点：优点：合理调度电力，减少断电风险合理调度电力，减少断电风险我国的电网：我国的电网：国家电网和南方电网。国家电网和南方电网。通过网状的输电线、通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和变电站，将许多电厂和广大用户连接起来广大用户连接起来新知探究新
12、知探究发电站发电站用户用户电压关系：U1：U2=n1：n2 U3：U4=n3：n4 U2=U损+U3电流关系：I1：I2n2:n1 I3：I4n4:n3 I2=I3功率关系：P1=P2 P2=P3+P损 P3=P44.4.输电线路中的参量关系输电线路中的参量关系新知探究新知探究发发电电站站升压变压器升压变压器高压输高压输电线路电线路降压变压器降压变压器 用用电电单单位位 我国目前采用的远距离输电方式：我国目前采用的远距离输电方式：新知探究新知探究是不是输电电压越高越好？是不是输电电压越高越好？电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用
13、越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。新知探究新知探究 减小输电线的电阻减小输电线的电阻 减小输电导线中的电流：提高输电电压（有减小输电导线中的电流：提高输电电压（有效途径）效途径）降低输电损降低输电损耗两个途径耗两个途径电能输送的电能输送的基本模型基本模型“多对多多对多”的模式的模式 输电技术的发展：直流高压输电输电技术的发展：直流高压输电电网供电电网供电发电厂发电厂交流变直流交流变直流直流变交流直流变交流
14、用户用户高压输电高压输电课堂小结课堂小结课堂小结1 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、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，发电厂的输出电压理想变压器，发电厂的输出电压U U1 1和输电线上的电阻和输电线上的电阻R R均保持不变。随均保持不变。随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（）着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（）A.A.升压变压器的输出电压升压变压器的输出电压U U2 2增大增大B.B.降压变压器的输出电压降压变压器的输出电压U U4 4增大增大C.C.输电线上损耗的功率减小输电线上损耗的功率减小D.D.输电
15、线上损耗的功率占总功率的比例增大输电线上损耗的功率占总功率的比例增大D新知巩固新知巩固2 2、从发电站输出的功率为、从发电站输出的功率为200kW200kW，输电线的总电阻为，输电线的总电阻为0.050.05，用，用110V110V和和11kV11kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。解析：解析：输电电压为输电电压为U U1 1=110V=110V时，输电电流时，输电电流I I1 1,有有AVkWUPI11102110200411电压损失电压损失VrIU9005.011102411输电电压为输电电压为U U2
16、 2=11kV=11kV时，输电电流时，输电电流I I2 2,有有AkVkWUPI112001120022电压损失电压损失VrIU9.005.01120022损失功率损失功率P=200kWP=200kW新知巩固新知巩固3 3、某个小水电站发电机的输出功率为某个小水电站发电机的输出功率为100kW100kW，发电机的电压为，发电机的电压为250V250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为总电阻为88，在用户端用降压变压器把电压降为，在用户端用降压变压器把电压降为220V220V。要求在输电线上损失的功率控制位。要求在输电线上损失的功率
17、控制位5kW5kW（即用户得到的功率为（即用户得到的功率为95kW95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：（1 1）降压变压器输出的电流是多少？输电线上的电流是多少？）降压变压器输出的电流是多少？输电线上的电流是多少？rIP2线线AArPI2581053线线kWPP9543kWIUP95444AVWUPI18.4322095444k解析：解析：新知巩固新知巩固（2 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？）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？AArPI2581053线线VVrIU200825线k
18、WIUP9533线线VAWIPU3800259533k线线VVUUU4000200380032解析：解析：新知巩固新知巩固（3 3）两个变压器的匝数比等于多少？）两个变压器的匝数比等于多少？AVkWUPI400250100111161400251221IInnAArPII25810532线线1119022038004343UUnn解析：解析：新知巩固新知巩固1.输电导线的功率损失分析：减小电阻减小电阻(受条件制约受条件制约)高电压输电高电压输电(应用广泛应用广泛)P P损损=I=I2 2R=R=P P 2 2R R线线/U U 2 2送送2.简单输送电路的计算和步骤：画出供电图画出供电图以变压器铁心为界线分出各个回路以变压器铁心为界线分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律分析各回路可独立运用欧姆定律分析.各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联总功率不变等联系求解。系求解。课堂小结课堂小结新知巩固新知巩固新知巩固新知巩固人教版高中物理选修二 课程结束课程结束人教版高中物理选修二
