高二物理选修3-2 5-5电能的输送 LI

第五章交变电流课堂引入为了合理利用能源，发电厂要建在靠近能源的地方，而用电的地方却分布很广，大部分地方离发电厂很远，故需要把电能输送到很远的地方——远距离输电。而在远距离输电中，面临的就是如何输送电能？如何减少损耗节约电能？等问题。输送电能的基本要求：可靠、保质、经济可靠：是指保证供电线路可靠地工作,少有故障和停电保质：是指保证电能的质量,即电压和频率稳定经济：是指输电线路建造和运行的费用低,电能损耗小【远距离输电面临的问题】“西电东送”，我国东西部距离远达数千公里，输电线上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗输电线上的功率损失输电线上的电压损失1、为什么输电线上有电能损失?由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时输电线上有电压降，故又损失一部分电压.一、输电线上的功率损失(1)减小导线电阻2、如何减少电能损失?RIP2损(2)减小输电线中的电流SLR由电阻定律知(1)减小导线电阻①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小,但价格昂贵,目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.②减小输电线的长度L不可行,因为要保证输电距离.③增加导线的横截面积.可适当增大横截面积.太粗不可能,既不经济又架设困难.方法(2)减小输电线中的电流思考与讨论1.怎样计算输电线路损失的功率?2.在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原来的1/100,线路上损失的功率减为原来的1/?在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的1/100,线路上损失的功率减为原来的1/?RIP2损(2)减小输电线中的电流1/1001/100003.哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?4.怎样计算用户消耗的功率P?5.在保证用户的电功率的前提下,怎样才能减小输电电流?输送输送输送IUP损输送用户PPP-减小电流二、输电线路上的电压损失１、电压损失：输电线路始端电压U跟末端电压U’的差值，称为输电线路上的电压损失，U＝U－U’，如图所示：UUU’2、造成电压损失的因素（1）输电线电阻造成电压损失U＝Ir．（2）输电线的感抗和容抗造成电压损失．以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失3．减小输电线路上电压损失的方法（1）减小输电线电阻r用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压照明电路有效，对高压输电线路效果不佳．（2）减小输电电流I在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有效的措施．U＝Ir不可行高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失，但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不同的情况，选择合适的输电电压．实际生活中的远距离输电我国目前采用的远距离输电方式：110kv220kv330kv500kv练习：输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求(1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?用户得到的电压?AAUPI2540010103VVIrU2501025VVVUUU150250400--用练习：输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求(1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?用户得到的电压?(1)25A250V150V(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?WWrIP6250102522损--损用练习：输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求(1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?用户得到的电压?(1)25A250V150V(2)6250W3750W(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?(3)如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率?用户得到的功率?提高输电电压,是减少电能损失的最有效的办法(3)62.5W9937.5W交流高压输电的基本环节发电站升压变压器高压输电线降压变压器用户发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位远距离输电示意图U1U2U3U4发电机升压变压器高压输电线路降压变压器用电器交流高压输电基本环节示意图14223UUUURIF用线rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器降压变压器1、功率关系：2、电压关系：①升压变压器：P1=P2②降压变压器：P3=P4③传输过程：P2=Pr+P3①升压变压器：②降压变压器：③传输过程：14223UUUURIF用线rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器降压变压器3、电流关系：③传输过程：②降压变压器：①升压变压器：4、输电导线上损耗的功率：线线线损）（RUPRIP22221.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线电阻为R,通过导线的电流为I,学校输入电压为U2,下列4个计算输电线损耗的式子中，不正确的是()A、B、C、D、21UR212()UUR-2IR12()IUU-课堂练习A三、电网供电采用电网供电的优点：可以在能源产地使用大容量发电机组,降低一次能源的输送成本,获得最大的经济效益.同时,电网可以减少断电的风险,调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质量.通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区性的输电网络,这就是电网.小结2、一小型发电站通过升压,降压变压器把电能输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,端电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器的损耗.求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；(2)输电导线上的功率损失；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；(4)用户得到的功率。440kW2500V60kW10:1课堂练习3、某交流发电机输出功率为5×105W，输出电压为1.0×103V，假如输电线的总电阻10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压380V(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的符号)14223UUUURIF用线rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器降压变压器14223UUUURIF用线rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升压变压器降压变压器(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少?(使用的是理想变压器)1:1025:13、某交流发电机输出功率为5×105W，输出电压为1.0×103V，假如输电线的总电阻10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压380V输送电路的计算步骤(1)画出供电示意图(2)以变压器铁心为界,分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律分析.(3)各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系.