高中物理 第2章 交變電流 7 電能的輸送同步備課課件 教科版選修32.ppt

第二章交變電流 7電能的輸送 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 理解輸電線上電能的損失與哪些因素有關(guān) 2 理解減小電能損失的兩個(gè)途徑以及高壓輸電的原理 3 知道遠(yuǎn)距離輸電的典型電路 并能利用變壓器和電路的規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題 內(nèi)容索引 知識(shí)探究 題型探究 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 知識(shí)探究 1 一 電能輸送中的電壓損失和電能損耗 如圖1所示 假定發(fā)電廠輸出的電壓為u 輸送功率為p 輸電線路中的電流是i 兩條導(dǎo)線的總電阻是r 在圖中把導(dǎo)線電阻集中畫為r 那么 1 用戶得到的電能與發(fā)電廠輸出的電能相等嗎 不相等 由能量守恒知 發(fā)電廠輸出的電能等于用戶得到的電能與輸電線上損失的電能之和 答案 圖1 2 輸電線上功率損失的原因是什么 功率損失的表達(dá)式是什么 降低功率損耗有哪些途徑 答案 圖1 減小輸電線損耗的方法 1 電壓損失 輸電線始端電壓u與末端電壓u 的差值 u ir 2 功率損失 電流的熱效應(yīng)引起功率損失 p 3 減少電壓 功率損失的方法 減小電阻 由r 可知 距離l一定時(shí) 使用電阻率的材料 導(dǎo)體橫截面積可減小電阻 提高輸送電壓 由p ui可知 當(dāng)輸送功率一定時(shí) 電壓可以減小電流 即采用高壓輸電 小 u u i2r 增大 升高 判斷下列說(shuō)法的正誤 1 輸電線上電功率的損失 與輸電線的電阻成正比 與輸電電流的平方成正比 2 由p 可知 輸電電壓越小 輸電線上的損失就越小 3 由p i2r可知 減小輸電線的電阻和降低輸電電流可減小輸電損失 4 高壓輸電是通過(guò)提高電壓 減小輸電電流來(lái)減少電路發(fā)熱損耗的 二 遠(yuǎn)距離輸電電路中的各種關(guān)系 某發(fā)電站向遠(yuǎn)處送電的示意圖如圖2所示 其中各部分的物理量已在圖上標(biāo)注 在這個(gè)電路中包括三個(gè)回路 圖2 1 結(jié)合閉合電路的知識(shí) 分別分析三個(gè)回路中各物理量之間的關(guān)系 發(fā)電機(jī)內(nèi)阻 n1 n2 n3 n4線圈的電阻均忽略不計(jì) 答案 2 若兩個(gè)變壓器均為理想變壓器 則每個(gè)變壓器中的電流 電壓 功率有什么關(guān)系 圖2 答案 遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程的幾個(gè)基本關(guān)系 1 功率關(guān)系 p1 p2 p3 p線 i2 u 2 電壓關(guān)系 u2 3 電流關(guān)系 n1i1 n3i3 n4i4 p2 p線 p3 p4 u3 u n2i2 判斷下列說(shuō)法的正誤 1 使用變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電 用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機(jī)輸出的電壓 2 遠(yuǎn)距離輸電時(shí) 若升壓變壓器匝數(shù)比為1 n 降壓變壓器匝數(shù)比為n 1 則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等 3 電廠與用戶離得越遠(yuǎn) 用戶得到的交流電的頻率與電廠發(fā)出的交流電的頻率小得越多 4 遠(yuǎn)距離輸電時(shí) 輸送電壓越高越好 2 題型探究 一 輸電線上功率損失的計(jì)算 輸電線路上的功率損失 主要是輸電線電阻發(fā)熱造成的損失 常用計(jì)算公式 1 p i2r 其中i為輸電線路上的電流 例1三峽水電站某機(jī)組輸出的電功率為50萬(wàn)千瓦 1 若輸出的電壓為20萬(wàn)伏 則輸電線上的電流為多少 答案 解析 2500a 2 某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐 則輸電線上損失的功率為多少 它占輸出功率的幾分之幾 答案 解析 3 若將電壓升高至50萬(wàn)伏 輸電線上的電流為多少 輸電線上損失的功率又為多少 它占輸出功率的幾分之幾 答案 解析 二 高壓輸電線路的分析與計(jì)算 解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題時(shí) 需要畫輸電的電路圖 理清三個(gè)回路 抓住兩個(gè)聯(lián)系 掌握一個(gè)定律 1 畫圖 理清三個(gè)回路 如圖3所示 2 抓住兩個(gè)聯(lián)系 理想升壓變壓器聯(lián)系回路1和回路2 圖3 理想降壓變壓器聯(lián)系回路2和回路3 3 掌握一個(gè)定律根據(jù)能量守恒定律得p2 p p3 例2如圖4所示 發(fā)電站通過(guò)升壓變壓器 輸電導(dǎo)線和降壓變壓器把電能輸送到用戶 升壓變壓器和降壓變壓器都可視為理想變壓器 若發(fā)電機(jī)的輸出功率是100kw 輸出電壓是250v 升壓變壓器的原 副線圈的匝數(shù)比為1 25 1 求升壓變壓器的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流 答案 解析 6250v16a 圖4 2 若輸電導(dǎo)線中的電功率損失為輸入功率的4 求輸電導(dǎo)線的總電阻和降壓變壓器原線圈兩端的電壓 答案 解析 15 625 6000v 圖4 針對(duì)訓(xùn)練如圖5所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖 發(fā)電廠的輸出電壓是u 用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電 輸電線路中的電流是i1 其末端間的電壓為u1 在輸電線與用戶間連有一理想變壓器 流入用戶端的電流是i2 則a 用戶端的電壓為b 輸電線上的電壓降為uc 理想變壓器的輸入功率為d 輸電線路上損失的電功率為i1u 圖5 答案 解析 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 3 1 夏天由于用電器的增多 每年夏天都會(huì)出現(xiàn) 用電荒 只好拉閘限電 若某發(fā)電站在供電過(guò)程中 用電高峰時(shí)輸電的功率是正常供電的2倍 輸電線電阻不變 下列說(shuō)法正確的是a 若輸送電壓不變 則用電高峰時(shí)輸電電流為正常供電時(shí)的2倍b 若輸送電壓不變 則用電高峰時(shí)輸電線上損失的功率為正常供電時(shí)的2倍c 若用電高峰時(shí)的輸送電壓變?yōu)檎９╇姷?倍 則此時(shí)輸電電流為正常供電時(shí)的4倍d 若用電高峰時(shí)的輸送電壓變?yōu)檎９╇姷?倍 則此時(shí)輸電線損失的功率為正常供電時(shí)的4倍 答案 解析 1 2 3 高壓輸電時(shí)p ui i是輸送電路上的電流 用電高峰時(shí) 若輸送電壓不變 則i為正常時(shí)的2倍 a正確 輸電線上的熱耗功率 p i2r線 則熱耗功率變?yōu)檎r(shí)的4倍 b錯(cuò)誤 用電高峰時(shí) 若輸送電壓加倍 則i不變 與正常時(shí)相同 c錯(cuò)誤 由 p i2r線 則熱耗功率不變 d錯(cuò)誤 1 2 3 2 多選 如圖6為遠(yuǎn)距離輸電示意圖 發(fā)電機(jī)的輸出電壓u1和輸電線的電阻 理想變壓器匝數(shù)均不變 且n1 n2 n4 n3 當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時(shí)a u1 u2 u4 u3b 用戶的電壓u4增加c 輸電線上的損失功率增大d 用戶消耗的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率 答案 解析 圖6 1 2 3 1 2 3 3 多選 在如圖7所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中 升壓變壓器和降壓變壓器均為理想