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)

問(wèn)題：我國(guó)很多發(fā)電廠建在能源聚集的西部地區(qū),而用電量大的城市多在東部沿海地區(qū)。從發(fā)電廠到用電量大的區(qū)域的遠(yuǎn)距離輸電中，如何減少電能的損耗？新課導(dǎo)入第4節(jié)電能的輸送新課導(dǎo)入輸送電能的基本要求保證供電線路可靠地工作，故障少輸電線路建造和運(yùn)行費(fèi)用低，電能損耗少保證電能的質(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。1可靠2保質(zhì)3經(jīng)濟(jì)U用rUI發(fā)電廠~用戶串聯(lián)分壓：1.功率和電壓損失U損U=U損+U用U損=Ir電壓損失：PP損P用能量守恒：P=P損+P用功率損失：P損=I2r注意：如果每根導(dǎo)線的電阻為r，則：U損=2Ir，P損=2I2r。學(xué)習(xí)任務(wù)一降低輸電損耗的兩個(gè)途徑學(xué)習(xí)任務(wù)一2.降低輸電損耗的兩個(gè)途徑P損＝I2r途徑一：減少輸電線的電阻rU用rUI發(fā)電廠~用戶U損PP損P用途徑二：減少輸電線的電流I①減小材料的電阻率ρ：用銅或鋁②減小輸電線的長(zhǎng)度L：③可適當(dāng)增大導(dǎo)線橫截面積S：途徑一：減少輸電線的電阻r不可行有一定限度思考與討論途徑二：減少輸電線的電流I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?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?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?4.怎樣計(jì)算用戶消耗的功率P?5.在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？1.P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.P=P損+P用P用=P-P損P用=UI-I2r5.要想在用戶得到的功率不變的前提下降低電流I，那就要提高輸送電壓U。3.高壓輸電P用=UI-I2rP損=I2rP=UI，P損變?yōu)?/n2。U提高n倍，I降低為1/n，p不變高壓，可以擊穿塑料

學(xué)習(xí)任務(wù)一BC

學(xué)習(xí)任務(wù)一輸電線路功率損失的計(jì)算方法學(xué)習(xí)任務(wù)一P損=R線I線為輸電線路上的電流,R線為線路電阻P損=ΔU為輸電線路上損失的電壓,R線為線路電阻P損=ΔU·I線ΔU為輸電線路上損失的電壓,I線為輸電線路上的電流P損=ρP為發(fā)電站輸出功率,U為輸電電壓,ρ為電阻率,L為輸電線的總長(zhǎng)度,S為輸電線的橫截面積學(xué)習(xí)任務(wù)二學(xué)習(xí)任務(wù)二遠(yuǎn)距離輸電電路中的各種關(guān)系1.電能輸送的基本模型升壓變壓器降壓變壓器[模型建構(gòu)]學(xué)習(xí)任務(wù)二學(xué)習(xí)任務(wù)二遠(yuǎn)距離輸電電路中的各種關(guān)系2.電能輸送的關(guān)系式[模型建構(gòu)]功率關(guān)系：電壓關(guān)系：電流關(guān)系：

I2＝I3＝I線例2

(多選)[2023·杭州高級(jí)中學(xué)月考]如圖所示,一小水電站輸出的電功率為P=20kW,輸出電壓U0=400V,經(jīng)理想升壓變壓器T1變?yōu)?000V電壓遠(yuǎn)距離輸送,輸電線總電阻為r=10Ω,最后經(jīng)理想降壓變壓器T2降為220V向用戶供電.下列說(shuō)法正確的是(

)A.變壓器T1原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=1∶5B.輸電線上的電流為50AC.輸電線上損失的電功率為25kWD.變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比n3∶n4=95∶11學(xué)習(xí)任務(wù)二AD學(xué)習(xí)任務(wù)二遠(yuǎn)距離輸電電路中的各種關(guān)系

學(xué)習(xí)任務(wù)二變式2

風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保新能源,近幾年來(lái)得到了快速發(fā)展,如圖所示風(fēng)車陣中發(fā)電機(jī)輸出功率為100kW,輸出電壓是250V,用戶需要的電壓是220V,輸電線電阻為10Ω.若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,試求:(1)在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比;

學(xué)習(xí)任務(wù)二學(xué)習(xí)任務(wù)二

變式2

風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保新能源,近幾年來(lái)得到了快速發(fā)展,如圖所示風(fēng)車陣中發(fā)電機(jī)輸出功率為100kW,輸出電壓是250V,用戶需要的電壓是220V,輸電線電阻為10Ω.若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,試求:(2)用戶得到的電功率.[解析]

用戶得到的電功率即降壓變壓器的輸出功率為P用=P-P損=P(1-4%)=100×96%kW=96kW.學(xué)習(xí)任務(wù)二[答案]

96kW

1.分析遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的基本思路對(duì)遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”的順序分析,或者反過(guò)來(lái)從用電器到發(fā)電機(jī)一步一步地進(jìn)行分析.2.分析遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的三個(gè)“關(guān)鍵”(1)理清三個(gè)回路學(xué)習(xí)任務(wù)二

學(xué)習(xí)任務(wù)二課堂小結(jié)電能的輸送降低輸電損耗的兩個(gè)途徑減小輸電線電阻減小輸電電流遠(yuǎn)距離輸電原理圖常用關(guān)系

遠(yuǎn)距離高壓輸電電路中的各種關(guān)系電網(wǎng)供電電壓損耗輸電電流關(guān)系功率關(guān)系電功率損耗電壓、電流關(guān)系課后習(xí)題1.采用110kV高壓輸電，輸送電功率為4800kW的電能，輸電導(dǎo)線中的電流是多少？如果用110V電壓輸送同樣功率的電能，輸電導(dǎo)線中電流是多少？我們?cè)诔踔性?jīng)做過(guò)類似的題目，那時(shí)是用直流電路的知識(shí)來(lái)處理的。在純電阻的交流電路中，同樣有公式U＝IR和P＝UI。想想看，這里的U和I的含義與初中有什么不同？課后習(xí)題2.以下是一段關(guān)于輸電線損失功率的推導(dǎo)。將電能從發(fā)電站送到用戶，在輸電線上會(huì)損失一部分功率。設(shè)輸電電壓為U，則功率損失為P損＝UI（1）而U＝IR（2）將（2）式代入（1）式，得到P損＝U2/R（3）由（3）式可知，要減小功率損失P損，就應(yīng)當(dāng)用低壓送電和增大輸電線的電阻R。這段推導(dǎo)錯(cuò)在哪里？課后習(xí)題3.從發(fā)電站輸出的功率為200kW，輸電線的總電阻為0.05Ω，用1100V和11kV兩種電壓輸電。試估算兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失。課后習(xí)題4.如果用220V和11kV兩種電壓來(lái)輸電，設(shè)輸送的電功率、輸電線上功率損失、導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電阻率都相同，求導(dǎo)線的橫截面積之比。課后習(xí)題5.某個(gè)小水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為100kW，發(fā)電機(jī)的電壓為250V。通過(guò)升壓變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線的總電阻為8Ω，在用戶端