高二物理人教版选修3-2课件:第五章6电能的输送讲述.pptx

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高二物理人教版选修3-2课件:第五章6电能的输送讲述

第五章 交变电流 学案6 电能的输送 目标定位 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关. 2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理. 3.知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电 路的规律解决实际问题. 知识探究 自我检测 一、降低输电损耗的两个途径 问题设计 如图1所示,假定输电线路中的电流是I,两条导线的总电阻是r,在图中把导线电阻集中画为r,输送功率为P,发电厂输出的电压为U.那么: 知识探究 图1 (1)远距离大功率输电面临的困难是什么? 答案 在输电线上有功率损失. (2)输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式是什么?降低输电损耗的两个途径是什么? 答案 由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为电热而损失掉了.这是输电线上功率损失的主要原因. 功率损失表达式:ΔP=I2r,所以降低输电损耗的两个途径为:①减小输电线的电阻r;②减小输电电流I. (3)为什么远距离输电必须用高压呢? 答案 因为发电厂的输出功率P是一定的,由P=UI得,要减小输电电流I,必须提高输送电压U. 要点提炼 输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R,电流为I) 1.电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值.ΔU=U-U′=IR. 2.功率损失 (1)远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的电功率ΔP=I2R. (2)若输电线上损失的电压为ΔU,则功率损失还可以表示 为ΔP= ,ΔP= . ΔU·I 3.减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 由R= 可知,距离l一定时,使用电阻率小的材料, 导体横截面积可减小电阻. (2)减小输电电流I 由P=UI可知,当输送功率一定时, 电压可以减小电流. 增大 升高 延伸思考 为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗? 答案 用电高峰期到用户家中的输电线电流I较大,输电线上损失的电压ΔU=Ir较大,用户得到的电压U-ΔU变低,达不到额定功率,因此白炽灯灯光较暗. 二、远距离输电电路中的各种关系 问题设计 某发电站向远处送电的示意图如图2所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路. 图2 (1)结合闭合电路的知识,分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计). 答案 第一个回路:P1=U1I1 第三个回路:P4=U4I4 (2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系? 答案 若两个变压器为理想变压器, 要点提炼 远距离输电问题的分析 1.远距离输电基本原理 在发电站内用 升压,然后进行远距离输电,在用电区通过 降到所需的电压. 2.解决远距离输电问题时,应首先画出输电的电路图,如图3所示,并将已知量和待求量写在电路图的相应位置. 图3 升压变压器 降压变压器 3.分析三个回路,在每个回路中,变压器的原线圈是回路的用电器,而相应的副线圈是下一个回路的电源. 4.综合运用下面三方面的知识求解 (1)能量守恒: P=U1I1=U2I2=P用户+ P用户=U3I3=U4I4. ΔP (2)电路知识:U2= +U3 ΔU=I2R ΔU 典例精析 一、输电线上功率损失的计算 例1 超导材料电阻降为零的温度称为临界温度.1987年我国科学家制成了临界温度为90 K的高温超导材料,利用超导材料零电阻的性质,可实现无损耗输电.现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4 Ω,它提供给用电器的电功率为40 kW,电压为800 V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为(  ) A.1 kW B.1.6×103 kW C.1.6 kW D.10 kW A 例2 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦. (1)若输出的电压为20万伏,则输电线上的电流为多少? 答案 2 500 A (2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧,则输电线上损失的功率为多少?它占输出功率的几分之几? 解析 输电线上损失的功率ΔP=I2·2r=2 5002×2×10 W=1.25×108 W (3)若将电压升高至50万伏,输电线上的电流为多少?输电线上损失的功率又为多少?它占输出功率的几分之几? 输电线上损失的功率ΔP′=I′2·2r=1 0002×2×10 W =2×107 W 二、远距离输电问题 例3 某小型水电站的电能输送示意图如图4所示,发电机的输出电压为200 V,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数

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