2013年高考物理总复习重点精品课件：《高压输电原理》.ppt

* * 4．1　高压输电原理 课标定位 学习目标：1.知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程． 2．知道降低输电损耗的两个途径． 3．了解电网供电的优点和意义． 重点难点：1.电能输送过程中电功率的损失、影响因素、解决办法． 2．高压输电原理． 核心要点突破 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 3.1 课前自主学案 一、远距离输电为什么要用高电压 1．合作讨论 (1)为什么要进行电能的输送？ (2)输送过程是怎样的？ (3)输送过程中应优先考虑什么问题？ 2．讨论探索：如何降低输电损耗？ (1)设输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失ΔP＝____．根据此式，要减少ΔP，一是减小输电线的______；另一个途径是减小输电导线中的_______． I2r 电阻 电流 (3)要减小输电线中的电流，在输送的总功率一定时，由P＝I·U可知，必须___________才能减小I. (4)结论：远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，就要减小输电电流；为了减小输电电流，同时又保证向用户提供一定的电功率，就要提高____________．但输电电压也不是越高越好．因为电压升高，导线会对空气放电，这就对导线的绝缘性能提出了更高的要求．另外高压送电对变压器也提出了更高的要求，因此输电电压也不是越高越好．在实际输电过程中输电电压要根据输送功率的大小、远近、技术和经济各方面因素综合考虑． 提高电压 输电电压 二、交流输配电网 建造电能输配电网是为了确保电能的输送经济、可靠，发电机发出的交变电流先送到_______变电站，将电压升高到220 kV以上，进行_______送电；在用电区，先由第一级变电站将电压降到110 kV，再送到第二级变电站，将电压降到10 kV送到用电区．对普通生活用电，则要用降压变压器进一步降到______，如图3－1－1所示． 升压 高压 220V 图3－1－1 思考感悟 “提高电压，降低电流”与欧姆定律矛盾吗？ 提示：不矛盾．欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律，而“提高电压，降低电流”是从输送角度，由P＝IU，且P一定的条件下得出的结论． 核心要点突破 一、输电线路上的电功率损失的探究 1．原因 输电导线有电阻，电流通过导线时要发热，输电过程中有一部分电能转化成内能而损失掉． 2．损失电功率的大小 损失的电功率P损＝I2R，I为输电线上流过的电流，R为输电线的电阻． 3．减少电功率损失的方法 据P损＝I2R可知，减少输电线路上电功率损失的方法主要有两种： 即时应用(即时突破，小试牛刀) 1.(2011年上海模拟)远距离输电时，在输送电功率不变的前提条件下(　　) A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率 B．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率 C．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗 D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流 解析：选B.在输出功率一定时，由P＝UI可知，当U增大时，I减小，输电线的损耗功率P损＝I2R将减小，从而提高输电效率，减少输电线上的损耗． 二、输电线上电压损失的探究 1．交流输配电网模型示意图 图3－1－2 2．电压损失 如图3－1－3所示，输电线路始端电压U与末端电压U′的差值称为输电线路上的电压损失，即U损＝U－U′. 图3－1－3 3．减少输电线路上的电压损失的方法 (1)增大输电导线的横截面积以减小电阻 这种方法只在低压照明电路上才显得更有效．在高压输电线路上，电抗造成的电压降常比电阻造成的还要大，而增大导线横截面积对减小电抗起不了多大作用．因此，这种方法效果不佳，且耗材量大． (2)减小输电电流 在输送电功率不变的前提下，提高输电电压可减小输电电流． 因此，无论从减少输电线路中的电功率损失，还是从减少电压损失方面看，都要求提高输电电压，减小输电电流． 特别提醒：高中阶段的计算中，只考虑输电线电阻所造成的电压损失，而忽略因容抗、感抗造成的电压损失，也就是把输电线路当成纯电阻电路处理． 即时应用(即时突破，小试牛刀) 2.用电器电阻值为R，距交变电源为L，输电线电流为I，电阻率为ρ，要求输电线上电压降不超过U，则输电线横截面积最小值为(　　) A．ρL/R　　　　　　　　 B．2ρLI/U C．U/(ρLI) D．2UL/(ρI) 课堂互动讲练 远距离高压输电的原因分析 例1 输送4800 kW的电功率，采用110 kV高压输电，输电导线中的电流是多少？如果用110 V电压输电，输电导线中的电流将是多少？两种情况下，输电线上损失的电功率之比是多少？ 【答案】　43.6 A　4.36×104 A 　1∶106 输电线路上的功率损失 例2 一座小型水电站，用总电阻是0.5 Ω的输电线把电输送给用户，水电站输送的电功率是20 kW.假如用