高中物理 2.7遠(yuǎn)距離輸電課件 粵教選修32

1、2021/8/11 星期三1第七節(jié)遠(yuǎn)距離輸電2021/8/11 星期三2課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解交變電流從發(fā)電站到用戶(hù)的輸電過(guò)程2知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)輸電線(xiàn)上的損失與哪些因素有關(guān)，理解高壓輸電的道理3知道遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)路的基本構(gòu)成，會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)路進(jìn)行定量計(jì)算2021/8/11 星期三3重點(diǎn)難點(diǎn)：1.遠(yuǎn)距離輸電的原理及如何減少輸電過(guò)程中的電能損失2對(duì)遠(yuǎn)距離輸電原理圖的理解2021/8/11 星期三4第七節(jié)核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案課標(biāo)定位2021/8/11 星期三5課前自主學(xué)案一、從發(fā)電站到用戶(hù)的輸電線(xiàn)路圖2712021/8/11 星期三61輸電線(xiàn)路的構(gòu)成輸電過(guò)程一般

2、要從發(fā)電站開(kāi)始，經(jīng)過(guò)_變壓器，高壓變電所、_變電所后，才能提供給工廠(chǎng)和一般用戶(hù)輸電過(guò)程示意圖如圖271所示，主要有：發(fā)電機(jī)、_變壓器、輸電線(xiàn)路、_變壓器、用電器升壓低壓升壓降壓2021/8/11 星期三72實(shí)驗(yàn)與探究根據(jù)教材中所提供的探究方案，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：(1)第一次當(dāng)用帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線(xiàn)夾在電阻兩端時(shí)，小燈泡亮度增加，電壓表示數(shù)也增加，這是因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)上的電阻被短路，它上面分擔(dān)的電壓減小，燈泡上的電壓增大這說(shuō)明輸電線(xiàn)上的電阻越大，用戶(hù)得到的電能_越少2021/8/11 星期三8(2)第二次把帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線(xiàn)夾在電阻兩端時(shí)，小燈泡亮度也會(huì)增加，且在第二種情況下比第一種情況下燈光更亮

3、，這是因?yàn)槲覀冇昧溯^高的電壓輸送電能，使其在輸電線(xiàn)上損失的電能_了減少2021/8/11 星期三9二、為什么要用高壓輸電1損失電能的分析任何輸電線(xiàn)都有電阻，因此當(dāng)電能通過(guò)輸電線(xiàn)送向遠(yuǎn)方時(shí)，電流流過(guò)輸電線(xiàn)，因輸電線(xiàn)有電阻而_，從而損失_設(shè)輸電電流為I，輸電線(xiàn)電阻為R，則輸電線(xiàn)上的功率損失P損_.發(fā)熱電功率I2R2021/8/11 星期三10設(shè)輸送電功率為P，輸電電壓為U，輸電線(xiàn)的總長(zhǎng)度為l，橫截面積為S，電阻率為，則輸電電流I_，輸電線(xiàn)電阻為R_.所以輸電線(xiàn)上的功率損失可表示為P損_.2021/8/11 星期三112輸送電能的基本要求(1)可靠：保證供電線(xiàn)路正常工作(2)保質(zhì)：保證供電質(zhì)量電壓和

4、頻率要_(3)經(jīng)濟(jì)：線(xiàn)路建設(shè)和運(yùn)行的費(fèi)用低能耗_、電價(jià)_穩(wěn)定少低2021/8/11 星期三12電阻銅或鋁2021/8/11 星期三13(2)減小輸電電流I，據(jù)I減小輸送功率P：在實(shí)際中不能以用戶(hù)少用或不用電來(lái)達(dá)到減少損耗的目的提高輸電電壓U：在輸送功率P一定，輸電線(xiàn)電阻R一定的條件下，輸電電壓提高到原來(lái)的n倍，據(jù)P損_知，輸電線(xiàn)上的功率損耗將降為原來(lái)的 _.根據(jù)以上分析知，在輸送電功率不變的前提下，要減少電功率損失，只能采取減小導(dǎo)線(xiàn)中_的方法電流2021/8/11 星期三14思考感悟：高壓輸電是否電壓越高越好提示：電壓升高，導(dǎo)致會(huì)對(duì)空氣放電，這就對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的絕緣性能提出了更高的要求另外高壓送電對(duì)變

5、壓器也提出了更高的要求因此輸電電壓也不是越高越好在實(shí)際輸電過(guò)程中輸電電壓要根據(jù)輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)各方面因素綜合考慮2021/8/11 星期三15三、直流輸電1直流輸電電路的構(gòu)成圖2722高壓直流輸電與高壓交流輸電的比較(1)交流輸電造成電壓損失的原因既有電阻又有感抗和容抗(2)直流輸電系統(tǒng)只在輸電環(huán)節(jié)是直流發(fā)電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)是交流2021/8/11 星期三16核心要點(diǎn)突破一、輸電線(xiàn)路上的電壓損失和功率損失1輸電線(xiàn)路的構(gòu)成輸電線(xiàn)路主要由發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電導(dǎo)線(xiàn)、降壓變壓器、用電器構(gòu)成，如圖273所示圖2732021/8/11 星期三172輸電線(xiàn)上的電壓損失和功率損失由于輸

6、電導(dǎo)線(xiàn)有電阻，電流通過(guò)輸電導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，會(huì)在線(xiàn)路上產(chǎn)生電勢(shì)降落，致使輸電線(xiàn)路末端的電壓U3比起始端電壓要低，這就是輸電線(xiàn)路上的電壓損失UU2U3IR線(xiàn)由于輸電線(xiàn)有電阻，當(dāng)有電流流過(guò)輸電線(xiàn)時(shí)，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了這是輸電線(xiàn)上功率損失的主要原因設(shè)輸電電流為I，輸電線(xiàn)的電阻為R線(xiàn)，則功率損失為PI2R線(xiàn)2021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19減小輸電線(xiàn)的長(zhǎng)度L不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離增加導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難用增大輸電導(dǎo)線(xiàn)橫截面積的方法來(lái)減小電阻，對(duì)低壓照明電路有效，在高壓線(xiàn)路中，因容抗和感抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大，故這

7、種方法在高壓輸電中的應(yīng)用效果不佳(2)減小輸電電流：在輸電功率一定的條件下，根據(jù)PUI可知，要減小輸電線(xiàn)中的電流I，必須提高輸電電壓U.2021/8/11 星期三20即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1(單選)關(guān)于減小遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)上的功率損耗，下列說(shuō)法正確的是()A由功率PU2/R，應(yīng)降低輸電電壓，增大導(dǎo)線(xiàn)電阻B由PIU，應(yīng)降低輸電電壓，減小輸電電流C由PI2R，應(yīng)減小導(dǎo)線(xiàn)電阻或減小輸電電流D上述說(shuō)法均不對(duì)2021/8/11 星期三21解析：選C.因?yàn)檩旊娋€(xiàn)上的功率損耗PI2R(P/U)2R，其中P為輸電功率，U為輸電電壓，I為輸電電流，R為導(dǎo)線(xiàn)電阻，要減小遠(yuǎn)距離輸電線(xiàn)上的功率損耗，需減小導(dǎo)線(xiàn)電阻

8、或減小輸電電流，C項(xiàng)對(duì)；或者提高輸電電壓以減小輸電電流，A、B錯(cuò)2021/8/11 星期三22二、遠(yuǎn)距離高壓交流輸電1遠(yuǎn)距離輸電電路分析兩個(gè)變壓器的鐵芯將整個(gè)電路分為三個(gè)獨(dú)立的電流回路，如圖274所示：圖2742021/8/11 星期三23交流發(fā)電機(jī)作為電源，升壓變壓器的原線(xiàn)圈作為負(fù)載，構(gòu)成第一個(gè)回路；升壓變壓器的副線(xiàn)圈作為電源，輸電線(xiàn)電阻和降壓變壓器的原線(xiàn)圈串聯(lián)作為負(fù)載，構(gòu)成第二個(gè)回路；降壓變壓器的副線(xiàn)圈作為電源，用戶(hù)的用電器作為負(fù)載構(gòu)成第三個(gè)回路2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2如圖275為演示遠(yuǎn)距離輸

9、電的裝置，理想變壓器B1、B2的變壓比分別為14和51，交流電源的內(nèi)阻r1 ，三只燈泡的規(guī)格均為“6 V 1 W”，輸電線(xiàn)總電阻為10 .若三只燈泡都正常發(fā)光，則交變電源的電動(dòng)勢(shì)E為多大？2021/8/11 星期三27圖2752021/8/11 星期三282021/8/11 星期三29答案：8.15 V2021/8/11 星期三30課堂互動(dòng)講練類(lèi)型一電壓損失和功率損失的計(jì)算 (雙選)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導(dǎo)線(xiàn)電阻率為，橫截面積為S，總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，輸電線(xiàn)損失的電功率為P，用戶(hù)得到的電功率為P用，則下列關(guān)系式正確的是()例12021/8/11 星期三312021/8/1

10、1 星期三322021/8/11 星期三33【答案】BD2021/8/11 星期三34類(lèi)型二關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電的定性分析例2 (雙選)某山區(qū)小型水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)有穩(wěn)定的輸出電壓，它發(fā)出的電先通過(guò)電站附近的變壓器升壓，然后通過(guò)高壓輸電線(xiàn)路把電能輸送到遠(yuǎn)處村寨附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后再輸送至村寨中各用戶(hù)設(shè)變壓器都是理想的，那么隨著村寨中接入電路的用電器消耗的總功率的增加，則()A通過(guò)升壓變壓器初級(jí)線(xiàn)圈中的電流變大B升壓變壓器次級(jí)線(xiàn)圈兩端的電壓變小C高壓輸電線(xiàn)路上的電壓損失變大D降壓變壓器次級(jí)線(xiàn)圈兩端的電壓變大2021/8/11 星期三35【精講精析】接入電路的用電器消耗的總功率增加， 電路傳輸

11、的功率就要增加，因此通過(guò)升壓變壓器初級(jí)線(xiàn)圈中的電流變大，則其次級(jí)線(xiàn)圈即輸電線(xiàn)上的電流增加，高壓輸電線(xiàn)路上的電壓損失變大，A、C對(duì)；根據(jù)U1U2n1n2知升壓變壓器次級(jí)線(xiàn)圈兩端的電壓不變，因輸電線(xiàn)上的電壓降增大，所以降壓變壓器初級(jí)線(xiàn)圈兩端的電壓減小，則降壓變壓器次級(jí)線(xiàn)圈兩端的電壓變小，B、D錯(cuò)【答案】AC2021/8/11 星期三36類(lèi)型三遠(yuǎn)距離高壓輸電過(guò)程的計(jì)算和設(shè)計(jì)例3 一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為100 kW，輸出電壓恒為500 V，現(xiàn)用電阻率為1.8108 m，橫截面積為105 m2的輸電線(xiàn)向4.0103 m遠(yuǎn)處的用電單位輸電，要使發(fā)電機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸電線(xiàn)上的損失功率為發(fā)電機(jī)總功率的4%，求：(1)所用的理想升壓變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比是多少？(2)如果用戶(hù)用電器的額定電壓為220 V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比是多少？2021/8/11 星期三372021/8/11 星期三382021/8/11 星期三39【答案】(1)112(2)28811【易誤警示】本題容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是將遠(yuǎn)距離輸電的第二個(gè)回路中U2U3U線(xiàn)錯(cuò)認(rèn)為U2U3或U2U線(xiàn)；另外，此回路不能用閉合電路歐姆定律2021/8/11 星期三40變式訓(xùn)練某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5.0105 W，輸出電壓為U1.0103 V，假如輸電線(xiàn)的總電阻R10 ，在輸電線(xiàn)上損失的電功率等于輸電功率的5