2012高二物理课件第五章5电能的输送(新人教版选修3-2)

5电能的输送知识点1电能输送1．输送电能的基本要求(1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障．(2)保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．(3)经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．2．输电线上的功率损失电导线有电阻R，当有电流I通过电线时，导线发热损失一部分电功率ΔP，且ΔP＝I2R.3．输电线上的电压损失输电导线所有电阻R且与负载是串联的，这样负载两端的电压就不等于电源两端的电压而是有了一个电压，损失ΔU，且ΔU＝IR.知识点2降低输电损耗的途径1．减小输电导线上的电阻R由电阻定律R＝ρlS知，在实际输电线路中，增大导线长度、选用电阻率小的贵重金属、增大导体横截面积等减小电阻的手段都不现实．2．减小输电电流I根据公式I＝PU，要减小电流，为了保证输送功率，应该增大电压．在输送功率一定、输电线电阻一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失将降为原来的1n2.采用高电压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施．知识点3远距离高压输电基本关系(图5－5－1)图5－5－11．功率关系P1＝P2，P3＝P4，P2＝P线＋P3.2．电压、电流关系U1U2＝n1n2＝I2I1，U3U4＝n3n4＝I4I3.U2＝U线＋U3，I2＝I3＝I线．3．输电电流：I线＝P2U2＝P3U3＝U2－U3R线.4．输电导线上损耗的电功率ΔP＝I线U线＝I2线R线，ΔP＝P2U22R线．5．注意问题(1)有关远距离输电的问题，应首先画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置；(2)以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立的回路，每个回路都可以用串并联电路的特点和电功、电功率的公式等进行计算．【例1】某小型水电站，水以3m/s的速度流入水轮机，而以1m/s的速度流出．流出水位比流入水位低1.6m，水流量为2m3/s.如果水流能量的75%供给发电机，求：(1)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？(2)发电机的输出电压为240V，输电线路的电阻为19.2Ω，许可损耗功率为2%，用户所需电压为220V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少？解：(1)每秒钟流过发电机的水的质量为m＝ρV＝2×103kg每秒钟水流机械能的损失为(2)发电机经变压器到用户的供电线路如图5－5－2所示．图中T1为升压变压器，T2为降压变压器．图5－5－2ΔE＝12m(v21－v22)＋mgh＝4×104J发电机的输出功率P出＝75%×80%·ΔE＝24000W.输电线上损失功率为P线＝I2线R线，而P线＝P出·2%，所以I线＝P出·2%R线＝5A，因为I2＝I线＝5A，I1＝P出U1＝100A所以升压变压器T1原、副线圈的匝数比为n1n2＝I2I1＝120由于远距离输电时，输电电流与升压器副线圈电流、降压器原线圈电流相等，因此，电流往往是解决输电问题的突破口．又因为I3＝I线＝5AI4＝4(12%)PU出＝117611A≈107A所以降压变压器T2的原、副线圈的匝数比为n3n4＝I4I3＝1075.1．(2010年浙江卷)某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500kV电压输电，则下列说法正确的是()BA．输电线上输送的电流大小为2×105AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC．若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2r，U为输电电压，r为输电线的电阻题型1降低输电损耗【例2】(双选)远距离输送交流电都采用高压输电，我国正在研究电压比330kV高得多的高压输电方法．采用高压输电的优点是()ACA．可节省输电线的铜材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减少输电线上的能量损失D．可加快输电的速度解析：高压输电，在保持输送功率不变的情况下减小能量损失；在相同能量损失下，可减小导线横截面积，即省材料．2．(双选)2007年11月8日，工程规模仅次于长江三峡，位居全国第二位、世界第三位的金沙江溪洛渡水电站截流成功，标志着“西电东送”工程又迈出了坚实的一步．下列有关发电与送电的说法中正确的是()A．水电站截流筑坝便于储蓄水的内能，提高发电能力B．减小输电线的截面积有利于降低输电时的损耗C．提高输电电压有利于减小输电线中的电流D．增大发电机转子直径有利于提高发电机的输出电压解析：输送功率不变，提高电压减小了输送电流．增大发电机转子的直径，增大了转子面积，增大了磁通量的最大值，增大了感应电动势，也就提高了发电机的输出电压．答案：CD题型2远距离输电综合应用问题【例3】某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线路总电阻是6Ω.(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1：n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．解：(1)由损耗功率公式ΔP＝U2R，有ΔP＝380V26Ω＝2.407×104W.(2)设用户端的电压为U2，由于U1∶U2＝n1∶n2＝22∶1，所以U2＝U122＝5000V22＝227V.3．交流发电机向理想变压器提供u＝2202sin100πtV的交变电压，升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶10，远距离输电导线总电阻为10Ω，输送功率为10kW,求输电导线上损失的功率．解：由u＝2202sin100πtV得理想变压器输入电压为U1＝220V由U1U2＝n1n2得U2＝n2n1U1＝2200V所以输电线路的电流为I＝PU2＝5011A所以P线＝I2R＝206.6W.