【精品】人教版高中物理选修3-2第5节《电能的输送》课件精品ppt课件.ppt

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1、人教版高中物理选修3-2第5节电能的输送课件我们的生活离不开电能我们的生活离不开电能比如说比如说思考：什么地方在生产电能呢？思考：什么地方在生产电能呢？三峡水电站，发电机组总功率为三峡水电站，发电机组总功率为1820万千瓦，年发电量为万千瓦，年发电量为846.8亿千瓦时，将缓解我市的用电紧张问题。亿千瓦时，将缓解我市的用电紧张问题。若教室所有用电器额定总功率为若教室所有用电器额定总功率为4.4kw，从三峡到我校的输电，从三峡到我校的输电线上的总电阻为线上的总电阻为10，发电机功率也为，发电机功率也为4.4kw，用，用220v的电压的电压输送，我教室用电器能正常工作吗？输送，我教室用电器能正常工

2、作吗？二、创设情境二、创设情境P用用=？U用用=？U发发电电机机用用户户P输输U输输RI三、发现问题三、发现问题 用户得到的电功率要远小于输送时的电用户得到的电功率要远小于输送时的电功率，造成了电资源的浪费，输送端用户用电功率，造成了电资源的浪费，输送端用户用电器不能正常工作。器不能正常工作。输电线上有电阻输电线上有电阻四、分析问题四、分析问题1、电能主要在哪里损失？、电能主要在哪里损失？2、损失的电能如何来定量的表示？、损失的电能如何来定量的表示？Q=I2RT U发发电电机机用用户户P输输U输输RI=U2/RT=UIT热能消耗热能消耗焦耳定律焦耳定律五、探究问题的解决方案五、探究问题的解决方

3、案目的：减少远距离输电过程中输电导线上的电能的损失？目的：减少远距离输电过程中输电导线上的电能的损失？方案一：减少时间方案一：减少时间T方案二：减少电阻方案二：减少电阻R方案三：减少输电电流方案三：减少输电电流I：根据根据Q=I2RT，我们要减少，我们要减少Q方案二：减少电阻方案二：减少电阻R，由电阻定律：，由电阻定律：（1 1）减小输电线的长度）减小输电线的长度L L可行吗？可行吗？减小输电线的长度减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电不可行，因为要保证输电距离。距离。（2 2）减小材料的电阻率）减小材料的电阻率。目前选用电阻。目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。用电阻率更小的率较小的铜或

4、铝作输电线。用电阻率更小的银可以吗？银可以吗？成本太高成本太高（3 3）增加输电线的横截面积又如何呢？）增加输电线的横截面积又如何呢？增加导线的横截面积，可适当增大横截面增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。积。太粗不可能，既不经济又架设困难。如果电流减少了如果电流减少了 P损损=I2R线线，功率损失大大减少，功率损失大大减少 U损损=IR线线，电压损失大大减少电压损失大大减少方案三：方案三：此方案能大大减少输电线上的电压和电功率的损失，此方案能大大减少输电线上的电压和电功率的损失，又不造成材料的浪费和架线的困难又不造成材料的浪费和架线的困难 六、方案的实施六

5、、方案的实施1发电机输出功率发电机输出功率P一定，如何减少输电线上的电流？一定，如何减少输电线上的电流？发电机输出功率发电机输出功率P一定，要减少电流，根据一定，要减少电流，根据I=P/U，就要提，就要提高输电电压，采用高输电电压，采用高压输电高压输电2如何获得高压来输电呢？如何获得高压来输电呢？3.输送到用户处时，如何使用电器正常工作呢？输送到用户处时，如何使用电器正常工作呢？4.请设计远距离输电的整体流程图？请设计远距离输电的整体流程图？用升压变压器用升压变压器n1n2p1p2P2=P1用降压变压器用降压变压器n3n4p3p4用用户户远距离输电流程简图远距离输电流程简图：P1P2P3P4I

6、1I2I3I4请同学们试着分析：请同学们试着分析：（1）各个功率之间的关系）各个功率之间的关系（2 2）各个电压之间的关系）各个电压之间的关系（3 3）各个电流之间的关系）各个电流之间的关系1 14 42 22 23 3UUUURI IF F用用线线 rI I1 1I I3 3I I4 4n n1 1n n2 2n n3 3n n4 4P1P2P3P4功率关系：功率关系：电压关系：电压关系：电流关系：电流关系：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，随着发电厂输出

7、功率的压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有增大，下列说法中正确的有()A升压变压器的输出电压增大升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大输电线上损耗的功率增大D输电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升压变压器原线圈电压不变，变压比不变，故副线圈电压不变，升压变压器原线圈电压不变，变压比不变，故副线圈电压不变，A错错IP/U，U损损IR线线，U3U2U损损，因，因P变大，变大，I变大，所以变大，所以U损损变大，所变大，所以降压变压器初级电压以降压变压器初

8、级电压U3变小，变小，B错误；错误；P损损(P/U)2R线线，因，因P变大，所以变大，所以P损损变大，变大，C正确；正确；12设输电电压为设输电电压为U，所输送的功率为，所输送的功率为P 2若教室所有用电器额定总功率为若教室所有用电器额定总功率为4.4kw，从三峡到我校的输电，从三峡到我校的输电线上的总电阻为线上的总电阻为10，发电机功率也为，发电机功率也为4.4kw，用，用220v的电压的电压输送，我教室用电器能正常工作吗？输送，我教室用电器能正常工作吗？如果输送电压提高为原来的如果输送电压提高为原来的10倍，用户得到的功率如何呢？倍，用户得到的功率如何呢？回顾：创设情境回顾：创设情境P用用

9、=？如果输送电压提高为原来的如果输送电压提高为原来的100倍，用户得到的功率倍，用户得到的功率又如何呢？又如何呢？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电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距时，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。同情况选择合适的输电电压。电网供电电网供电低压输电线路：低压输电线路：输电电压输电电压220V-输电功率输电功率100kW以下，以下，距

10、离为几距离为几 百米以内。百米以内。高压输电线路：高压输电线路：输电电压输电电压35kV或或110kV-输电功率输电功率100kW以下，以下，距离为几十千米到上百千米。距离为几十千米到上百千米。超高压输电线路：超高压输电线路：输电电压输电电压220kV以上以上-输电功率输电功率10万万kW以上，以上，距距 离为几百千米。离为几百千米。电网供电电网供电远距离输电示意图远距离输电示意图 采用电网供电的优点：采用电网供电的优点：可以在能源产地使用大容量发电机可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的的经济

11、效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。供电质量。电网供电电网供电某小型实验水电站输出功率是某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是，输电线路总电阻是6.(1)若采用若采用400 V输电，求输电线路损耗的功率输电，求输电线路损耗的功率(2)若改用若改用5 000 V高压输电，用户端利用高压输电，用户端利用n1 n222 1的变压器降压，求用户的变压器降压，求用户得到的电压得到的电压(1)输电线上的电流为输电线上的电流为IP/U50 A输电线路损耗的功率为输电线路损耗的功率为P线线I2R=15 kW(2)改用高

12、压输电后，输电线上的电流变为改用高压输电后，输电线上的电流变为IP/U4 A用户端在变压器降压前获得的电压用户端在变压器降压前获得的电压U1UIR4 976 V根据根据U1/U2n1/n2用户得到的电压为用户得到的电压为U2n2U1/n1226.18 V3 3电网供电电网供电1.远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研究用远距离输送交流电都采用高压输电我国正在研究用比比330 kV高得多的电压进行输电采用高压输电的优点高得多的电压进行输电采用高压输电的优点是是()A可节省输电线的材料可节省输电线的材料B可根据需要调节交流电的频率可根据需要调节交流电的频率C可减小输电线上的能量损失可减小输电线上

13、的能量损失D可加快输电的速度可加快输电的速度（）32014年年2月初低温雨雪冰冻造成我国东部部分地区停电，为消除高月初低温雨雪冰冻造成我国东部部分地区停电，为消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除冰若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为，电流为I，热耗功率，热耗功率为为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时，则除冰时(认为输认为输电功率和输电线电阻不变电功率和输电线电阻不变)()A输电电流为输电电流为3IB输电电流为

14、输电电流为9IC输电电压为输电电压为3U D输电电压为输电电压为U/3高压线上的热耗功率高压线上的热耗功率PI2R线线若热耗功率变为若热耗功率变为9P，则，则9PI2R线线由由两式得两式得I3I，A对；对；输送功率不变，即输送功率不变，即PUIUI，得，得UU/3，所以，所以D对对4.发电机的端电压为发电机的端电压为220 V，输出功，输出功率率44 kW，输电导线的电阻为，输电导线的电阻为0.2，如果用初、次级线圈匝数之比为，如果用初、次级线圈匝数之比为1 10的升压变压器升压，经输电线的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为后，再用初、次级线圈匝数比为10 1的降压变压器降压

15、供给用户的降压变压器降压供给用户(1)画出全过程的线路示意图；画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率求用户得到的电压和功率(1)示意图如图所示示意图如图所示 4.发电机的端电压为发电机的端电压为220 V，输出功，输出功率率44 kW，输电导线的电阻为，输电导线的电阻为0.2，如果用初、次级线圈匝数之比为，如果用初、次级线圈匝数之比为1 10的升压变压器升压，经输电线的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为后，再用初、次级线圈匝数比为10 1的降压变压器降压

16、供给用户的降压变压器降压供给用户(1)画出全过程的线路示意图；画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率求用户得到的电压和功率(3)则输电电流则输电电流IP/U1200 A.输电线路上的电压损失输电线路上的电压损失UIR线线40 V.所以用户得到的电压所以用户得到的电压U2U1U180 V用户得到的功率为用户得到的功率为PU2I3.6104 W.处理远距离输电的基本思路处理远距离输电的基本思路 1、画远距离输电原理图画远距离输电原理图14223UUUURIF用用线线 rI1 I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4 2、原理图中各物理量的关系、原理图中各物理量的关系 （1）功率关系：）功率关系：P1=P2 P3=P4 P2=P损损+P3 （2）电流电压关系：）电流电压关系：U2=U线线+U3 I2=I3谢谢观看谢谢观看!