2019-2020学年高中物理 第3章 5 高压输电课件 新人教版选修1-1

第三章电磁感应五、高压输电学习目标知识脉络1.知道为什么要用高压输电．(重点)2．会计算输电过程的损失．(重点、难点)3．掌握减少远距离输电能量损失的途径．(重点)4．知道电网在能源利用上的作用．自主探新知预习一、减小电能输送损失的方法1．输电损耗的原因：由于输电线路存在____，就会产生热效应引起电能的损耗；损耗的电能会随着输送电能的增大和线路的增长而____．2．减小输电损耗的方法：(1)减小输送线路的____，其途径：①尽量采用导电性能好的材料，②使导线______．(2)减小输送的____，在输送功率一定时，必须提高送电的____．电阻增大电阻粗一些电流电压二、电网供电1．电网将多个电厂发的电通过______、______连接起来，形成全国性或______输电网络．输电线变电站地区性2．优点(1)在一次能源产地使用大容量的发电机组，降低运输一次能源的成本．(2)保证发电与供电系统的安全与可靠，协调不同地区电力____的平衡．(3)根据火电、水电、核电的特点，合理地调度电力，使电力供应更加____，质量更高．供需可靠1．思考判断(1)输电线路存在电阻，就一定会有电能的损耗．()(2)减小输电损耗的最好方法是提高输电电压．()(3)在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I＝Ur.()√√×(4)电网是将多个电厂发的电连接起来，形成输电网络．()(5)采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益．()(6)电网不能协调不同地区电力供需平衡．()√√×2．(多选)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AD[在电能输送减少功率损失方面应综合考虑各方面的因素，基本要求是：可靠、保质、经济．所以只有A、D项是正确的．]3．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是()A．因为热功率P＝U2R，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗B．因为热功率P＝IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗C．因为热功率P＝I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗D．以上说法均不正确C[A中热功率P＝U2R中U应为在输电线上减少的电压，而非输送电压，故不正确；B中P＝UI，若U小，I也小，则输送功率减小，以减小输送功率来减少线路损耗是没有意义的，所以也不正确．]4．水电站给远处山村送电的输出功率是100kW，用2000V电压输电，线路上损失的功率是2.5×104W，如果改用20000V高压输电，线路上损失的功率是________W.[解析]P＝UI得I＝PU＝50A；根据ΔP＝I2R，计算得到：R＝10Ω改用20000V高压输电I′＝PU′＝5A；根据ΔP＝I2R＝250W.[答案]250合作攻重难探究输电线上的功率损失和电压损失1．输电线上的功率损失由于P＝IU，则有输送电流I＝PU.设输电线电阻为R线，输电线上的电流为I线，则功率损失P损＝I2线R线＝P2U2R线．2．输电线上电压损失输电线上电阻两端电压ΔU＝I线R线，这样用户得到电压U′＝U－ΔU，即ΔU＝U－U′是导线中电压损失．3．减少功率损失和电压损失的方法(1)减小输电线上的电阻：即增大导线横截面积和用导电性能较好的材料，这种方法在实际生产中效果有限．(2)减小输电电流，在输出功率不变时，由P＝UI知可增大U来减小I.【例1】(多选)远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是()A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比CD[由I线＝P送U送可知ΔP＝P2送U2送·R线，选项C对；ΔU＝P送U送·R线，选项A错；ΔP＝ΔU2R线，选项D对．此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混而错选B.][注意事项]输电电压是指在高压输电线始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU＝IR线．1．输电导线的电阻为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()A．U1∶U2B．U21∶U22C．U22∶U21D．U2∶U1C[由P＝UI得输电线中的电流I＝PU.输电线中损失的功率ΔP＝I2r＝(PU)2r＝P2rU2，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，ΔP1∶ΔP2＝U22∶U21.]远距离输电过程1.输送电能的过程发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位，如图所示．2．各量间的关系(1)功率关系：发电机输出功率P1，升压变压器的输出功率P2，降压变压器的输出功率P3，线路损失功率ΔP.理想变压器满足：P1＝P2＝P3＋ΔP.(2)电压关系：在输电电路中，输送电压U1，线路损失电压ΔU，降压变压器的输入电压U2，满足：U1＝ΔU＋U2.(3)功率、电压、电流、电阻之间的关系①输送功率P1、输送电流I、输送电压U1的关系：P1＝IU1.②损失功率ΔP、输送电流I、线路电阻R的关系：ΔP＝I2R.【例2】某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处用户供电．已知输电线的电阻为R＝25.6Ω，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失．思路点拨：理想变压器，高压输出端功率P输＝P0，P0为发电机的输出功率．[解析](1)设升压变压器的输出电压为U输，输电线上电流为I，则P损＝I2R.I＝P0×4%R＝104×103×0.0425.6A＝125A，由P输＝U输I得U输＝P输I＝104kW125A＝80kV.(2)输电线路上的电压损失U损＝IR＝125×25.6V＝3.2kV.[答案](1)80kV(2)3.2kV2．(多选)某小型发电站的电能输送示意图如图所示，变压器均为理想变压器并标示了电压和匝数．若电压U1＝U4，输电线总电阻为r，用户端的用电器正常工作，则()A．U2＝U3B．U2＞U3C．n1n2＝n3n4D．n2n1n3n4BD[由变压器的电压比与匝数之比的关系得：U2U1＝n2n1；U3U4＝n3n4因n1＜n2，所以U1＜U2，又因线路电压有损失，即U2＞U3，又因U1＝U4，所以n2n1n3n4，故B、D正确．]当堂固双基达标1．(多选)输电线的电阻为r，输送电功率为P，用电压U送电，则用户得到的功率为()A．PB．P－P2U2·rC．P－U2rD．P2U2·rB[输电线上的电流I＝PU，损失的功率P损＝I2r，故用户得到的功率P用＝P－P损＝P－P2U2·r，B正确．]2．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化．近来，农村进行电网改造．为减少远距离输电的损耗而降低电的价格，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C[线路损耗会影响电费高低，损耗越大，电费越高．减少损耗的途径有二：一是提高输电电压；二是减小输电线电阻，即增大导线的横截面积，故C正确．]3．关于电能输送的分析，正确的是()A．由公式P＝U2r得到，输电导线的电阻越大，功率损失越少B．由公式P＝Ur得到，输电导线的电阻越大，功率损失越少C．由公式P＝I2r得到，输电电流越大，输电导线上的功率损失越大D．由公式P＝IU得到，输电导线上的功率损失与电流成正比C[输电导线上的功率损失计算公式为：ΔP＝I2r＝PU2r＝ΔU2r，故只有C正确．]4．某电站发电机组的总输出功率为440kW，现用2200V的电压，用铝导线将其送到离电站10km远的工厂，要求电能输送过程中的损耗为输出功率的10%，求铝导线的总电阻应为多大？[解析]由P＝UI可求出输送电能的电流，I＝PU＝4400002200A＝200A由P损＝I2R可求出铝导线的总电阻，R＝P损I2＝ηPI2＝0.1×440000（200）2Ω＝1.1Ω.[答案]1.1Ω