高中物理 2.7遠距離輸電課件 粵教選修32

1、2021/8/11 星期三1第七節(jié)遠距離輸電2021/8/11 星期三2課標定位學習目標：1.了解交變電流從發(fā)電站到用戶的輸電過程2知道遠距離輸電時輸電線上的損失與哪些因素有關，理解高壓輸電的道理3知道遠距離輸電線路的基本構成，會對簡單的遠距離輸電線路進行定量計算2021/8/11 星期三3重點難點：1.遠距離輸電的原理及如何減少輸電過程中的電能損失2對遠距離輸電原理圖的理解2021/8/11 星期三4第七節(jié)核心要點突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓練課前自主學案課標定位2021/8/11 星期三5課前自主學案一、從發(fā)電站到用戶的輸電線路圖2712021/8/11 星期三61輸電線路的構成輸電過程一般

2、要從發(fā)電站開始，經(jīng)過_變壓器，高壓變電所、_變電所后，才能提供給工廠和一般用戶輸電過程示意圖如圖271所示，主要有：發(fā)電機、_變壓器、輸電線路、_變壓器、用電器升壓低壓升壓降壓2021/8/11 星期三72實驗與探究根據(jù)教材中所提供的探究方案，我們通過實驗可以得到如下實驗結果：(1)第一次當用帶鱷魚夾的導線夾在電阻兩端時，小燈泡亮度增加，電壓表示數(shù)也增加，這是因為導線上的電阻被短路，它上面分擔的電壓減小，燈泡上的電壓增大這說明輸電線上的電阻越大，用戶得到的電能_越少2021/8/11 星期三8(2)第二次把帶鱷魚夾的導線夾在電阻兩端時，小燈泡亮度也會增加，且在第二種情況下比第一種情況下燈光更亮

3、，這是因為我們用了較高的電壓輸送電能，使其在輸電線上損失的電能_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都有電阻，因此當電能通過輸電線送向遠方時，電流流過輸電線，因輸電線有電阻而_，從而損失_設輸電電流為I，輸電線電阻為R，則輸電線上的功率損失P損_.發(fā)熱電功率I2R2021/8/11 星期三10設輸送電功率為P，輸電電壓為U，輸電線的總長度為l，橫截面積為S，電阻率為，則輸電電流I_，輸電線電阻為R_.所以輸電線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：線路建設和運行的費用低能耗_、電價_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：在實際中不能以用戶少用或不用電來達到減少損耗的目的提高輸電電壓U：在輸送功率P一定，輸電線電阻R一定的條件下，輸電電壓提高到原來的n倍，據(jù)P損_知，輸電線上的功率損耗將降為原來的 _.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，只能采取減小導線中_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，導致會對空氣放電，這就對導線的絕緣性能提出了更高的要求另外高壓送電對變

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際輸電過程中輸電電壓要根據(jù)輸送功率的大小、距離的遠近、技術和經(jīng)濟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核心要點突破一、輸電線路上的電壓損失和功率損失1輸電線路的構成輸電線路主要由發(fā)電機、升壓變壓器、輸電導線、降壓變壓器、用電器構成，如圖273所示圖2732021/8/11 星期三172輸電線上的電壓損失和功率損失由于輸

6、電導線有電阻，電流通過輸電導線時，會在線路上產(chǎn)生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓U3比起始端電壓要低，這就是輸電線路上的電壓損失UU2U3IR線由于輸電線有電阻，當有電流流過輸電線時，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了這是輸電線上功率損失的主要原因設輸電電流為I，輸電線的電阻為R線，則功率損失為PI2R線2021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19減小輸電線的長度L不可行，因為要保證輸電距離增加導線的橫截面積，可適當增大橫截面積太粗不可能，既不經(jīng)濟又架設困難用增大輸電導線橫截面積的方法來減小電阻，對低壓照明電路有效，在高壓線路中，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，要減小輸電線中的電流I，必須提高輸電電壓U.2021/8/11 星期三20即時應用(即時突破，小試牛刀)1(單選)關于減小遠距離輸電線上的功率損耗，下列說法正確的是()A由功率PU2/R，應降低輸電電壓，增大導線電阻B由PIU，應降低輸電電壓，減小輸電電流C由PI2R，應減小導線電阻或減小輸電電流D上述說法均不對2021/8/11 星期三21解析：選C.因為輸電線上的功率損耗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為導線電阻，要減小遠距離輸電線上的功率損耗，需減小導線電阻

8、或減小輸電電流，C項對；或者提高輸電電壓以減小輸電電流，A、B錯2021/8/11 星期三22二、遠距離高壓交流輸電1遠距離輸電電路分析兩個變壓器的鐵芯將整個電路分為三個獨立的電流回路，如圖274所示：圖2742021/8/11 星期三23交流發(fā)電機作為電源，升壓變壓器的原線圈作為負載，構成第一個回路；升壓變壓器的副線圈作為電源，輸電線電阻和降壓變壓器的原線圈串聯(lián)作為負載，構成第二個回路；降壓變壓器的副線圈作為電源，用戶的用電器作為負載構成第三個回路2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26即時應用(即時突破，小試牛刀)2如圖275為演示遠距離輸

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”，輸電線總電阻為10 .若三只燈泡都正常發(fā)光，則交變電源的電動勢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課堂互動講練類型一電壓損失和功率損失的計算 (雙選)在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導線電阻率為，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損失的電功率為P，用戶得到的電功率為P用，則下列關系式正確的是()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類型二關于遠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)電機有穩(wěn)定的輸出電壓，它發(fā)出的電先通過電站附近的變壓器升壓，然后通過高壓輸電線路把電能輸送到遠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設變壓器都是理想的，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通過升壓變壓器初級線圈中的電流變大B升壓變壓器次級線圈兩端的電壓變小C高壓輸電線路上的電壓損失變大D降壓變壓器次級線圈兩端的電壓變大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，因此通過升壓變壓器初級線圈中的電流變大，則其次級線圈即輸電線上的電流增加，高壓輸電線路上的電壓損失變大，A、C對；根據(jù)U1U2n1n2知升壓變壓器次級線圈兩端的電壓不變，因輸電線上的電壓降增大，所以降壓變壓器初級線圈兩端的電壓減小，則降壓變壓器次級線圈兩端的電壓變小，B、D錯【答案】AC2021/8/11 星期三36類型三遠距離高壓輸電過程的計算和設計例3 一臺小型發(fā)電機的最大輸出功率為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的輸電線向4.0103 m遠處的用電單位輸電，要使發(fā)電機滿負荷運行時，輸電線上的損失功率為發(fā)電機總功率的4%，求：(1)所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(2)如果用戶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)的錯誤是將遠距離輸電的第二個回路中U2U3U線錯認為U2U3或U2U線；另外，此回路不能用閉合電路歐姆定律2021/8/11 星期三40變式訓練某交流發(fā)電機輸出功率為5.0105 W，輸出電壓為U1.0103 V，假如輸電線的總電阻R10 ，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5