【志鸿优化设计】2014-2015高中物理 3-5 高压输电课件 新人教版选修1-1

五、高压输电课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引学习目标1.了解为什么要用高压输电.2.知道减少远距离输电能量损耗的途径.3.了解电网在能源利用上的作用.重点难点重点:减少远距离输电过程能量损耗的途径.难点:输电过程损耗的计算.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引一、减少电能损失的途径1.要减少电能输送时的损失,有两个途径:减小输电线的电阻、减小输送的电流.2.为保持输送功率不变,采用高压输电来减小输电电流.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流1我们日常生活中的照明用电是220V,如果不采用高压输电,我们就用220V的电压输电,如果输电线的电阻为1Ω,输电总功率为100kW,试计算在输电线上损失的功率.你发现了什么问题?答案:若用220V的电压输电,由P=UI知输电线上电流I=PU=100×103220A=454.5A,所以损失功率P损=I2R=(454.5)2×1W=206570.25W≈206.57kW100kW.这说明采用低压输电消耗太大,甚至会全部损耗在输送过程中.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引二、电网供电1.用电网送电,可以在一次能源产地使用大容量的发电机组,减少发电设施的重复建设,降低运输一次能源的成本,获得最大的经济利益.2.电网可以保证发电和供电系统的安全与可靠,调整不同地区电力供需的平衡,保障供电质量.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流2世界第一大坝——长江三峡大坝(如图)巍然耸立在湖北省宜昌市.三峡电站的投产,改善了我国一些地区的电力供应.你远在几千千米之外的家里,也许使用的就是三峡电呢.你知道这种远距离输电的流程吗?答案:发电机发出的电先经升压变压器升压,然后高压输送到用电区,在用电区再经降压变压器降压后输送给用户.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测一、减少输电线上功率损失的方法活动与探究输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式怎样表示?答案:输电线上功率损失的主要原因是输电线中的电阻分压;P损=I2R线=U线2R线=(P送U送)2·R线.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移与应用例1远距离输送一定功率的交变电流,若输送电压升高为原来的n倍,关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是()A.输电线上的电功率损失是原来的1nB.输电线上的电功率损失是原来的1n2C.输电线上的电压损失是原来的1nD.输电线上的电压损失是原来的1n2问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU解析:根据P=IU知I=PU,导线上损失功率P损=I2R=P2U2R.因输送功率一定,P损跟输送电压的二次方成反比;U损=PUR,跟输送电压成反比,所以正确选项为B、C.答案:BC问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移训练1某些边远落后农村电价过高,农民负担过重,其中客观原因是电网陈旧老化.近来进行农村电网改造,为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有()A.提高输送功率B.增大输送电流C.提高高压输电的电压D.减小输电导线的截面面积答案:C解析:要减少输电过程中的损耗就应减小输送电流,在输送功率一定时,应该提高输电的电压,所以选C项.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU1.减小输电线的电阻R(1)输电线长度l:由于输电距离一定,所以在实际中不可能用减小l来减小R.(2)尽量采用导电性能好的材料作导线.(3)增大导线的横截面积S,这要多耗费金属材料,增加成本,同时给输电线的架设带来很大困难.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU2.减小输电电流I(1)减小输送功率P:由于电站的装机容量一定,因此电站向外输送的电功率是一定的,即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失.(2)提高输电电压U:在输送功率P一定、输电线电阻R一定的条件下,I送=PU送,P线=I送2R=P2RU送2,所以输电电压提高到原来的n倍,输电线上的功率损失降为原来1n2倍.综上可知,(1)在远距离输电中采用高压输电是比较有效可行的.(2)减小导线电阻方面,采用导电性能较好的铝线,且为多股绞线拧成.为增大其机械强度,绞线中心用钢线.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU二、电网供电活动与探究如图所示是葛洲坝水电站,从水电站发出的电能,一般都要通过输电线路送到各个用电地方.根据输送电能距离的远近,采用不同的高电压.从我国现在的电力情况来看,送电距离在200千米~300千米时采用220千伏的电压输电;在100千米左右时采用110千伏;50千米左右采用35千伏;在15千米~20千米时采用10千伏,有的则用6600伏.输电电压在110千伏以上的线路,称为超高压输电线路.在远距离送电时,我国还有500千伏的超高压输电线路.为什么不同距离采用不同电压输电,而不统一采用一种标准呢?答案:输电电压过高,会增加绝缘的困难,从而增加架线的费用;输电线路还容易向大气放电,增加电能的损失,因此设计输电线路时,应综合考虑各种因素,选择合适的输电电压.点击查看题图关闭问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移与应用例2“二滩”水电站于1991年9月动工,1997年11月10日下闸蓄水,1998年开始向西南电网送电,设计装机容量为330×104kW.2000年竣工后,年发电量达到170亿千瓦时.大坝为混凝土双曲拱坝,坝高240m,是20世纪亚洲装机容量、库容量最大的水利枢纽工程.设想将“二滩”的电能输送到成都地区,如果使用相同的输电线,从减少输电线上的电能损失来看,在50×104V超高压和11×104V高压两种输电方案中应选用输电方案,因为该方案输电线上的电能损失是另一种的%.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU解析:据ΔP=P2U2R可知,在输出功率一定的前提下,如果R确定,则ΔP与U2成反比,故应选超高压输电方案.将两种方案的电压数值代入方程,可得到被选方案输电线上的电能损失是另一种的4.84%.答案:50×104V超高压4.84问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移训练2“西电东送”是我国实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证,它将西部丰富的自然资源水能转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区,这样既实现了东西部地区双赢的目标,也形成了经济发展与环境保护双赢的局面.为了减少输电线上的损耗,需要采用高压输电.若金沙江流域上的向家坝电站输出的功率不变,输出电压提高到原来的20倍,则输电导线上的电能损耗将减少到原来的()A.120B.1100C.1200D.1400问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU答案:D解析:保持输送功率不变,输出电压提高到原来的20倍,由P=UI知,I将减小到原来的120,所以由损耗功率P=I2R可知P变为原来的(120)2=1400.故D项正确.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU1.远距离电网输电流程图甲及电路图乙问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU2.分析输电问题的基本思路(1)输送一定功率的电能,电压越高,输电线中的电流越小,导线因发热而损失的电能越少,所以由发电厂发出的电应先用升压变压器升压,设输入电压为U1,输送电压为U2,则有U1U2=n1n2.(2)若输送功率为P,则输电线上的电流I=PU2,线路上损失的功率P损=I2R.(3)电能输送到用户处需先经降压变压器降压,降至用户所需的用电电压U4后再给用户供电,则U3U4=n3n4.(4)用户实际得到的功率P'=P-P损.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123451.远距离输送交变电流都采用高压输电.我国西北电网正在建设750kV线路.采用高压输电的优点是()A.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耗D.可加快输电的速度答案:C解析:高压输电可以减少输电线上的能量损耗,远距离输电不采用铜导线,故A项错.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123452.对于电能输送的以下说法,正确的是()A.输送电能的基本要求是:可靠、保质、经济B.减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C.减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积D.实际输送电能时,要综合考虑各种因素,如:输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等答案:AD解析:在电能输送减少功率损失方面应综合考虑各方面的因素,保证:可靠、保质、经济.所以只有A、D项是正确的.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测3.“西电东送”工程中为了减少输电损耗,必须提高输电电压,从洪家渡水电站向华东某地输电的总功率为P=106kW,输电电压为U=106V,输电线的总电阻为R=100Ω,若采用超导材料作为输电线,则可以减少的功率损失为()A.103kWB.104kWC.105kWD.106kW答案:C解析:由于输电电流I=PU=106×103106A=103A,输电线损失功率P损=I2R=108W=105kW,所以输电线若采用超导材料时能减少的功率损失即为P损=105kW,C选项正确.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测4.如图所示为输电流程图,如果已知输电过程中,升压变压器的输出电压为U2=10kV,线路损失电压为U损=500V,用户所用电压U4=220V,则降压变压器的匝数比n3n4为多少?答案:47511解析:由U2=U3+U损知,降压变压器的输入电压U3=U2-U损=10×103V-500V=9500V,而输出电压U4=220V,故匝数比n3n4=U3U4=9500220=47511.点击查看题图关闭课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测5.输送4800kW的电功率,采用110kV高压输电,输电导线中的电流是多少?如果采用110V电压输电,输电导线中的电流是多少?答案:43.6A4.36×104A解析:由P=UI知,当U1=110kV=110×103V时,电流I1=PU1=4800×103110×103A=43.6A;当U2=110V时,电流I2=PU2=4800×103110A=4.36×104A.