電能的輸送高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

沿海用電高峰情景引入第節(jié)4電能的輸送高中物理選擇性必修第二冊(cè)第三章一、輸送電能的基本要求1可靠保證供電線路可靠地工作，故障少3經(jīng)濟(jì)輸電線路建造和運(yùn)行費(fèi)用低，電能損耗少2保質(zhì)保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定

各種用電設(shè)備都是按照一定的工作電壓設(shè)計(jì)的，電壓過(guò)低或過(guò)高，用電器都不能正常工作，甚至?xí)斐蓳p壞。使用交流的用電器還要求頻率穩(wěn)定問(wèn)題2：遠(yuǎn)距離輸電中，輸電線的電阻能忽略嗎？問(wèn)題3：輸電線上有能量損失嗎？問(wèn)題1：兩個(gè)相同的燈泡為什么亮度不同？

二、模擬遠(yuǎn)距離輸電~S~S思考與討論

假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導(dǎo)線的總電阻是r。在圖中導(dǎo)線的電阻集中畫為一個(gè)電阻r。

1.怎樣計(jì)算輸電線路損失的功率?輸電線上的功率損失：P損＝I2r三、降低輸電線路的損耗降低輸電損耗的途徑（1）減小輸電線的電阻（2）減小輸電導(dǎo)線中的電流三、降低輸電線路的損耗降低輸電損耗的途徑（1）如何減小輸電線電阻a.

減小材料的電阻率ρ

材料ρ/(Ω·m)材料ρ/(Ω·m)銀1.6×10－8鐵1.0×10－7銅1.7×10－8錳鋼合金*4.4×10－7鋁2.9×10－8鎳銅合金**5.0×10－7鎢5.3×10－8鎳鉻合金***1.0×10－6b.減小輸電線的長(zhǎng)度L：太粗不經(jīng)濟(jì)且架設(shè)困難c.增大橫截面積S：工程技術(shù)要兼顧科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多種要素!（不可行）三、降低輸電線路的損耗

（2）如何減小輸電線中的電流a.減小輸送功率b.提高輸電電壓降低輸電損耗的途徑（不可行）思考與討論3.通過(guò)第2步的兩項(xiàng)計(jì)算，你認(rèn)為哪個(gè)途徑對(duì)于降低輸電線路的損耗更為有效?

假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導(dǎo)線的總電阻是r。在圖中導(dǎo)線的電阻集中畫為一個(gè)電阻r。2.在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來(lái)的一半，線路上損失的功率減為原來(lái)的幾分之一?在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來(lái)的一半線路上損失的功率減為原來(lái)的幾分之一?因?yàn)椋篜損=I2r2.電阻減半：3.減少電流對(duì)降低損耗更有效電流減半：思考與討論4.怎樣計(jì)算用戶消耗的功率P?5.在輸送功率一定的前提下，怎樣才能減小輸電電流？

假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導(dǎo)線的總電阻是r。在圖中導(dǎo)線的電阻集中畫為一個(gè)電阻r。4

.

P用=UI5.

P輸送=U輸送I要想在輸送功率不變的前提下降低電流I，那就要提高輸送電壓U輸送當(dāng)輸送功率

P

、輸電線電阻

r一定時(shí)，輸電電壓提到原來(lái)的

n倍，輸電線上的功率損失降為原來(lái)的

。提高輸電電壓，是減少電能損失的最有效的辦法。四、電網(wǎng)供電1.交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié)

發(fā)電廠升壓變壓器降壓變壓器用戶高壓輸電線輸送過(guò)程圖四、電網(wǎng)供電對(duì)高壓輸電(輸送回路)中幾個(gè)電壓的理解(1)輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2。(2)用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4。(3)損失電壓：輸電線始端電壓與末端電壓的差值(?U＝U2－U3＝I2r=I3r=I線r)，形成的原因是輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過(guò)輸電線時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低，這就是輸電線上的電壓損失。2.遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程分析基本關(guān)系式升壓變壓器降壓變壓器四、電網(wǎng)供電U2=?U+U3傳輸過(guò)程電壓關(guān)系升壓變壓器降壓變壓器電流關(guān)系I2=Ir=I3功率關(guān)系P1=P2P3=P4P2=P損+P3U1U2U3U4n1n2n3n4?UP1P2P3P4P損I1

I3I4I2Ir四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電高壓輸電，電壓越高越好嗎？10千伏幾百千伏100千伏左右10千伏左右220伏3.一對(duì)一供電四、電網(wǎng)供電四、電網(wǎng)供電4.電網(wǎng)供電通過(guò)網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來(lái)優(yōu)點(diǎn)：合理調(diào)度電力，減少斷電風(fēng)險(xiǎn)我國(guó)的電網(wǎng)：國(guó)家電網(wǎng)南方電網(wǎng)要點(diǎn)總結(jié)基本要素可靠保質(zhì)經(jīng)濟(jì)模擬遠(yuǎn)距離輸電有損耗降低輸電損耗的方式減小輸電線的電阻減小輸電線的電流功率一定電網(wǎng)供電3.4電能的輸送高壓輸電發(fā)電廠交流變直流直流變交流用戶高壓輸電STSE

輸電技術(shù)的發(fā)展

長(zhǎng)距離輸電時(shí)，線路上的電容、電感對(duì)交變電流的影響也不能忽略，有時(shí)它們引起的電能損失甚至大于導(dǎo)線電阻引起的電能損失，為了減少感抗和容抗，在輸電這個(gè)環(huán)節(jié)可以使用直流。直流輸電需要專門的“整流設(shè)備”與“逆變?cè)O(shè)備”。(P66)新疆昌吉至安徽古泉段±1100kV特高壓直流輸電工程這是目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓輸電工程。

發(fā)電機(jī)兩端的電壓為220V，輸出功率為44kW，輸電導(dǎo)線的總電阻為0.2Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶，兩個(gè)變壓器均為理想變壓器.(1)畫出全過(guò)程的線路示意圖；例1線路示意圖如圖所示：(2)求用戶得到的電壓和功率；答案219.6V

4.392×104W

發(fā)電機(jī)兩端的電壓為220V，輸出功率為44kW，輸電導(dǎo)線的總電阻為0.2Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶，兩個(gè)變壓器均為理想變壓器.例1例1由圖可知，升壓變壓器副線圈兩端的輸出電壓U2＝

U1＝2200V.根據(jù)理想變壓器P入＝P出，P損＝I22R線＝202×0.2W＝80W，U損＝I2R線＝20×0.2V＝4V.所以降壓變壓器原線圈的