（浙江新高考专用）2019-2020学年高中物理 第五章 交变电流 5 电能的输送课件 新人教版选修

第五章交变电流5电能的输送知识内容选考要求课时要求电能的输送c1.了解输电导线电能损失的主要原因，知道减少电能损失的两条途径.2.理解采用高压输电的原因，认识高压输电的局限性.3.认识电网的重要作用，认识电网安全对社会的重要性.4.会求解输电导线上的功率损失等问题.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关课时对点练注重双击强化落实自主预习一、降低输电损耗的两个途径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——和稳定.(3)经济：输电线路建造和运行的费用，电能损耗.2.输电线上的功率损失：ΔP＝，I为输电电流，r为输电线的电阻.3.降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率的金属材料，还要尽可能导线的横截面积.(2)减小输电线中的电流：为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要输电电压.电压频率少低I2r小增加提高二、电网供电1.远距离输电的基本原理：在发电站内用变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过变压器降到所需的电压.2.电网：通过网状的输电线、，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.3.电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的.(2)减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的.(3)合理调度电力，使的供应更加可靠，质量更高.升压降压变电站网络经济效益质量电力1.判断下列说法的正误.(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电线电流的平方成正比.()(2)由可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小.()(3)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.()(4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.()即学即用××√√P＝U2r2.输电线的总电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为_________.U22∶U12重点探究如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，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).那么：(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？一、降低输电损耗的两个途径导学探究答案U′＝U－ΔU＝U－PUr＝U－Ir.答案不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.(3)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？降低功率损耗有哪些途径？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＝P2U2r，所以降低功率损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U.知识深化1.输电线上的电压损失：如图1所示，ΔU＝U－U′＝Ir＝PUr.图12.输电线上的功率损失(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻.(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝ΔU2r，其中ΔU为输电线上的电压损失.3.减少电压损失和功率损失的方法(1)减小输电线的电阻r，根据，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但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的困难.(2)减小输电电流I，根据，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的.r＝ρLSI＝PU1n1n2A.输电线上损耗的功率为P02RU22B.输电线上损耗的功率为P02RU12C.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D.采用更高的电压输电会降低输电的效率例1(2017·湖州市高二检测)某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是√解析设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率ΔP＝P－P0，ΔP＝I2R＝P2RU12，A、B项错误；采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D项错误.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2500A解析由P＝UI得I＝PU＝5×1082×105A＝2500A(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？答案1.25×108W14解析输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝25002×2×10W＝1.25×108W损失功率与输出功率之比为ΔPP＝1.25×108W5×108W＝14(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？答案1000A2×107W125解析将电压升高至50万伏时，I′＝PU′＝5×1085×105A＝1000A输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝10002×2×10W＝2×107W损失功率与输出功率之比为ΔP′P＝2×107W5×108W＝125.二、远距离高压输电电路中的各种关系导学探究某发电站向远处送电的示意图如图所示，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.(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第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R＋P3第三个回路：P4＝U4I4(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案U1U2＝n1n2、I1I2＝n2n1、P1＝P2；U3U4＝n3n4、I3I4＝n4n3、P3＝P4.知识深化解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律.1.画图、理清三个回路(如图2所示)图2回路1：P1＝U1I1回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3回路3：P4＝U4I42.抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2即U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1，P1＝P2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3即U3U4＝n3n4，I3I4＝n4n3，P3＝P4.3.掌握一个定律根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3.例3如图3所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则图3A.用户端的电压为I1U1I2B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I12rD.输电线路上损失的电功率为I1U√解析根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝I1U1I2，选项A正确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；理想变压器的输入功率P1＝I1U－I12r＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率P′＝I12r＝I1(U－U1)，选项D错误.针对训练如图4所示是远距离输电的示意图，下列说法正确的是A.a是升压变压器，b是降压变压器B.a是降压变压器，b是升压变压器C.a的输出电压等于b的输入电压D.a的输出电压等于输电线上损耗的电压图4√解析远距离输电先升压，后降压，选项A正确，B错误；由于输电线上有电压损耗，故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损耗的电压之和，选项C、D错误.达标检测A.PUB.PRUC.P2RU2D.U2R21.(输电线上功率损失的计算)(2017·诸暨市校级期中)用高压输电技术远距离输电，如果发电厂输出功率为P，输电电压为U，输电线的总电阻为R，则输电线上损失的功率为1234√解析因为输送功率为P，输电电压为U，所以输电电流为I＝PU，根据公式P＝I2R得输电线上损失的功率为P＝I2R＝P2RU2，故C正确，A、B、D错误.A.由公式I＝PU2可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的150B.由公式I＝U2R线可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍C.由公式P＝I2R线可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的12500D.由公式P＝U22R线可知，提高电压后输电线上的功率损耗增为原来的2500倍2.(输电线上功率损失的计算)(多选)某发电厂原来用电压为U1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压变压器将电压升高为U2后输电，输送的电功率保持不变.若输电线路的总电阻为R线，则下列说法中正确的是1234√√1234解析由U1U2＝n1n2可知，U2＝50U1，输送功率不变，由公式I＝PU2可知，输电线中的电流降为原来的150，选项A正确，B错误；由P＝I2R线可知，输电线上的功率损耗减为原来的12500，选项C正确，D错误.3.(远距离输电线路的分析与计算)远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U1＝110kV和输电电压为U2＝330kV输电.则两种情况中，输电线上通过的电流之比I1∶I2等于A.1∶1B.3∶1C.1∶3D.9∶11234√解析输送功率相同，根据P＝UI得，输电电流与输电电压成反比，所以I1I2＝U2U1＝31，故B正确.4.(远距离输电线路的分析与计算)(多选)(2017·宁波市十校联考)象山是浙江风力发电的前沿重地，已投资建成多个风电场，其中珠山风电场的输送功率为70MW，发电机的输出电压为.通过如图5所示的电路向县城输电，其中输送电压为70kV，输电线总电阻为4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V.以下说法正确的是A.用户端交流电频率为50HzB.在输电线上的损耗功率小于输送功率的5%C.降压变压器原、副线圈匝数比为300∶1D.若输送电压为7kV，则输电线上损失的功率为4×108W1234√u＝7002sin100πt(V)图5√√若输送电压为7kV，则输送电流变为原来的10倍，由损耗功率ΔP＝I2r知，输电线上损失的功率变为原来的100倍，即4×108W，选项D正确.1234解析变压器不改变交变电流的频率，由ω＝2πf＝100πrad/s知，用户端交流电频率f＝50Hz，选项A正确；输电线的输送电压，即升压变压器副线圈两端的电压U2＝70kV，则输送电流I＝PU2＝103A，故输电线上的损耗功率ΔP＝I2r＝4×106W，则ΔPP＝4×10670×106×100%≈5.7%，选项B错误；输电线上的损耗电压ΔU＝Ir＝4kV，则降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－ΔU＝66kV，由U3U4＝n3n4得，降压变压器原、副线圈匝数比n3n4＝300∶1，选项C正确；课时对点练一、选择题考点一输电线上功率损失的计算1.农村进行电网改造，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.提高输电电压D.减小输电导线的横截面积123456789101112√解析减少输电损耗的途径：减小输电导线中的电流，即提高输电电压；减小输电线的电阻，即增大输电导线的横截面积，故C正确.2.(多选)(2018·东阳中学高二上学期期中)远距离输电时，当输送的功率相同时，输送导线上的电阻损失的功率应是A.与输送的电压的平方成正比B.与输送的电流的平方成正比C.与输送的电压的平方成反比D.与输电导线上的电压降的平方成正比123456789101112√√√3.(2018·温州十五校联合体高二第一学期期末)发电站