高中物理 第4章 遠距離輸電 第3節(jié) 電能的遠距離傳輸課件 魯科版選修3-2

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1、第3節(jié)電能的遠距離傳輸 記 學習目標 1了解從變電站到用戶的輸電過程知道遠距離輸電時應(yīng)用高電壓的道理2理解降低輸電損耗的兩個途徑及其各自的優(yōu)缺點3掌握遠距離輸電的典型電路，并能利用電路知識，變壓器規(guī)律等解決有關(guān)問題4通過輸電過程的分析，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力 學 基礎(chǔ)導(dǎo)學 (2)減小輸電線上功率損失的方法減小輸電線上的_，即增大導(dǎo)線橫截面積和用電阻率較小的材料，這種方法在實際生產(chǎn)中效果有限減小輸電_，在輸出功率不變時，由PUI知，可提高_來減小I.一、為什么要采用高壓輸電I2R電阻電流電壓 2輸電線路上的電壓損失(1)輸電線上的電壓損失：輸電線上電阻R兩端電壓U_，這樣用戶得到的電壓U_

2、，即UUU是輸電線中的電壓損失(2)減小輸電線上電壓損失的方法減小輸電線上的_，可用橫截面積大的導(dǎo)線和較小的材料橫截面積不能無限增大，電阻率小的材料價格昂貴，不適合遠距離輸電減小輸電_總之，在遠距離輸電時必須采用_電壓，以減小輸電電流，減小功率損失和電壓損失IR UU電阻電流高 3高壓輸電減小_就要增粗導(dǎo)線，增粗導(dǎo)線又帶來兩個不利：其一，耗費更多的金屬材料；其二，會增加架設(shè)難度，只有采用小_輸電才會避免上述問題，在保證輸送功率不變的情況下，減小電流必須靠提升_來實現(xiàn)電阻電流電壓 1輸電線路的構(gòu)成：輸電線路主要有發(fā)電站、_ _、輸電導(dǎo)線、_、用電器等組成2遠距離輸電：遠距離輸電要解決的關(guān)鍵問題，

3、是減少輸電導(dǎo)線上的損失，具體方法是：提高_，減小_二、高壓交流輸電升壓變壓器降壓變壓器輸電電壓輸電電流 3電路原理圖(下圖)：4交流輸電技術(shù)難題：對于交流輸電線路來說，造成電壓與電功率損失的原因既有_，又有_和_電阻感抗容抗 1直流輸電的優(yōu)點(1)節(jié)約線材；(2)不存在_和_引起的損耗；(3)不需要考慮電網(wǎng)中各臺交流發(fā)電機的_問題2直流輸電的基本過程在發(fā)電站區(qū)域經(jīng)變壓器升壓，由換流設(shè)備將_變成_，用高壓直流電進行遠距離傳輸，在用戶區(qū)域由_將直流電變?yōu)榻涣麟?，?jīng)變壓器降壓送給用戶三、高壓直流輸電感抗容抗同步運行交流電直流電換流設(shè)備 悟 名師指點 1輸電線上的功率損失(1)原因：輸電導(dǎo)線有電阻R線

4、、電流流過輸電線時，電流的熱效應(yīng)引起電功率的損失一、輸電線上的功率損失和電壓損失的計算及損失的功率與輸電電壓的關(guān)系 (1)輸電線上的U線、I線、R線，滿足部分電路歐姆定律(2)輸電電壓U與輸電導(dǎo)線上的電壓U線的物理意義截然不同，應(yīng)用公式時應(yīng)注意區(qū)分 答案：BD 1解決遠距離輸電問題時，應(yīng)首先畫出輸電的電路圖，如上圖所示，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應(yīng)位置2電路被劃分為幾個獨立的回路，在每個回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個回路的電源，每個回路均可以應(yīng)用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系是聯(lián)系不同回路的橋梁二、如何分析遠距離輸電回路

5、(1)第一個回路：P1U1I1(2)第二個回路：電流關(guān)系：I2I線I3電壓關(guān)系：U2UU3功率關(guān)系：P2PP3P3U3I3P2U2I2 用戶消耗的功率決定輸送功率，即用戶和線路總共消耗多少功率，發(fā)電站就輸送多少功率，后者不可能大于前者，也不可能小于前者，這是由能量守恒定律決定的不是由發(fā)電站輸送的功率決定用戶和線路消耗的功率，因為用戶消耗功率的多少是由用戶用電器的多少來決定的 2某變電站用220 V的電壓送電，導(dǎo)線損失的功率為輸送功率的20%，若要使導(dǎo)線損失的電功率降為輸送功率的5%，則輸送電壓應(yīng)為多少？答案：440 V 講 典例精析 某電站用11 kV交變電壓輸電，輸送功率一定，輸電線的電阻為

6、R.現(xiàn)若用變壓器將電壓升高到220 kV送電，下面選項正確的是()高壓輸電的理解與辨析 答案：BD 高壓輸電既能減少功率損失，也能減少電壓損失(1)關(guān)于輸電線路上的功率損耗與電壓損耗的計算，主要考慮因?qū)Ь€電阻的存在而發(fā)熱造成的損失，故P損I2R，UIR. 11：遠距離輸送一定功率的交流電，若輸電線電阻一定，下列說法正確的是()A輸電線上的電壓損失跟輸電電壓成正比B輸電線上的功率損失跟輸電電壓成正比C輸電線上的功率損失跟輸電電壓的平方成反比D輸電線上的功率損失跟輸電線上的電壓損失的平方成正比 答案：CD 小型水利發(fā)電站的發(fā)電機輸出功率為 24.5 kW，輸出電壓為350 V，輸電線總電阻為4 ，

7、為了使輸電線損耗功率為發(fā)電機輸出功率的5%，需在發(fā)電機處設(shè)升壓變壓器，用戶需電壓為220 V，所以在用戶處需安裝降壓變壓器求：(1)輸電線上的電流；(2)升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比；(3)降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比遠距離輸電的電路分析與計算 思路點撥：遠距離輸電通常采用的方法是高壓輸電和低壓配電，對這一變化過程一般按照“發(fā)電升壓輸電線降壓用戶”的順序，一步一步地逐步分析，因而畫出電能輸送原理圖是解決此類問題的關(guān)鍵所在解析：畫出電能輸送電路如圖所示 答案：(1)17.5 A(2)1 4(3)133 22 處理遠距離高壓輸電問題時，首先要根據(jù)具體問題正確畫出輸電線路示意圖，解題時要抓住

8、發(fā)電機和用電器的連接線路，研究兩只變壓器的兩次電壓變換、電流變換，再根據(jù)電壓、電流及理想變壓器輸入、輸出功率關(guān)系和能量守恒定律依次求解 21：某小型水電站輸出功率為20 kW，輸電線路總電阻是6 .(1)若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率(2)若改用5 000 V高壓輸電，用戶端利用n1 n222 1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓 答案：(1)16.6 kW(2)226.2 V 試 綜合應(yīng)用 在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有() 輸 出 功 率 的 變 化 問 題 A

9、升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大思路點撥：注意本題升壓變壓器的輸入電壓不變，然后分析輸入功率變化引起輸電線路上電流、電壓的變化，利用變壓比確定變壓器輸出電壓變化 答案：CD 在分析有關(guān)遠距離輸電問題時，先要弄清題目給出的是哪些物理量不變，哪些物理量變化，再根據(jù)變壓器中電壓、電流、電功率的制約關(guān)系，以及它們之間的聯(lián)系去分析判斷 31：小型水力發(fā)電站的發(fā)電機有穩(wěn)定的輸出電壓，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過輸電線路把電能輸送到遠處用戶附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后再輸送至各用戶設(shè)變壓器都是理想的，那么

10、，在用電高峰期，隨用電器電功率的增加，下列說法正確的是()A升壓變壓器原線圈中的電流變小B升壓變壓器副線圈兩端的電壓變小C高壓輸電線路的電壓損失變大D降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小 解析：發(fā)電機有穩(wěn)定的輸出電壓，即升壓變壓器原線圈兩端的電壓一定，理想變壓器的輸入電壓決定輸出電壓，故升壓變壓器副線圈兩端的電壓一定，B選項錯誤隨著用電器電功率的增大，降壓變壓器副線圈中的電流增大，由變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系可知，降壓變壓器原線圈中的電流增大，則輸電線中的電流和升壓變壓器原線圈中的電流都增大，高壓輸電線路的電壓損失變大，A選項錯誤，C選項正確 降壓變壓器原線圈兩端的電壓等于升壓變壓器副線圈兩端的電壓減去

11、高壓輸電線路的電壓損失，用電高峰，隨著用電器功率增加導(dǎo)致降壓變壓器原副線圈中的電流都增大，電流增加，路損變大，降壓變壓器原線圈兩端電壓減少，最終使降壓變壓器副線圈兩端電壓變小，選項D正確答案：CD 練 隨堂演練 1將西部地區(qū)豐富的水電、火電資源輸送到東部地區(qū)，可以有效地促進東西部地區(qū)共同發(fā)展，對于這種大功率遠距離輸電，要減少輸送線路上的損耗，既切實可行，又行之有效的是()A用高壓直流輸電方式B用高壓交流輸電方式C使用超導(dǎo)體輸電D增大輸電導(dǎo)線的橫截面積 解析：采用高壓直流電網(wǎng)輸電，或采用高壓交流輸電均可有效減少線路損耗，也是目前正在使用的兩種輸電方式采用超導(dǎo)體輸電在技術(shù)上尚不成熟采用增大導(dǎo)線橫截

12、面積的方式對減少損耗效果有限答案：AB 答案：A 3如圖為遠距離高壓輸電的示意圖關(guān)于遠距離輸電，下列表述正確的是() A增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失B高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗的C在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小D高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好 答案：ABD 4有一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為100 1，原線圈上所加電壓為23 kV，副線圈通過總電阻為2 的供電導(dǎo)線向用戶供電，用戶用電器得到的電壓是220 V，求供電導(dǎo)線上損耗的功率 答案：50 W 5一臺小型發(fā)電機的最大輸出功率為100 kW，輸出電壓恒為500 V，現(xiàn)用電阻率為1.8108 m，橫截面積為105m2的輸電線向4103 m遠處的用電單位輸電，要使發(fā)電機滿負荷運行時，輸電線上的損失功率為發(fā)電機總功率的4%，求：(1)所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？(2)如果用戶用電器的額定電壓為220 V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？ 答案：(1)1 12(2)288 11 謝謝觀看！