資源簡介

(共26張PPT)
問題：我國很多發(fā)電廠建在能源聚集的西部地區(qū),而用電量大的城市多在東部沿海地區(qū)。從發(fā)電廠到用電量大的區(qū)域的遠距離輸電中，如何減少電能的損耗？
新課導(dǎo)入
第4節(jié) 電能的輸送
新課導(dǎo)入
輸送電能的基本要求
保證供電線路可靠地工作，故障少
輸電線路建造和運行費用低，電能損耗少
保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定
各種用電設(shè)備都是按照一定的工作電壓設(shè)計的，電壓過低或過高，用電器都不能正常工作，甚至?xí)斐蓳p壞。使用交流的用電器還要求頻率穩(wěn)定。
1 可靠
2 保質(zhì)
3 經(jīng)濟
U用
r
U
I
發(fā)電廠
~
用戶
串聯(lián)分壓：
1.功率和電壓損失
U損
U=U損+U用
U損=Ir
電壓損失：
P
P損
P用
能量守恒：P=P損+P用
功率損失：P損=I2r
注意：
如果每根導(dǎo)線的電阻為r，則：U損=2Ir，P損=2I2r。
學(xué)習(xí)任務(wù)一　降低輸電損耗的兩個途徑
學(xué)習(xí)任務(wù)一
2.降低輸電損耗的兩個途徑
P損＝I2r
途徑一：減少輸電線的電阻r
U用
r
U
I
發(fā)電廠
~
用戶
U損
P
P損
P用
途徑二：減少輸電線的電流I
①減小材料的電阻率ρ：
用銅或鋁
②減小輸電線的長度L：
③可適當增大導(dǎo)線橫截面積S：
途徑一：減少輸電線的電阻r
不可行
有一定限度
思考與討論
途徑二：減少輸電線的電流I
假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導(dǎo)線的總電阻是r。在圖中導(dǎo)線的電阻集中畫為一個電阻r。
1.怎樣計算輸電線路損失的功率
2.在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一 在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半線路上損失的功率減為原來的幾分之一
3.通過第2步的兩項計算，你認為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效
4.怎樣計算用戶消耗的功率P
5.在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？
1.P損=I2r
2.電阻減半：
3.減少電流對降低損耗更有效
電流減半：
思考與討論
4.P=P損+P用
P用=P-P損
P用=UI-I2r
5.要想在用戶得到的功率不變的前提下降低電流I，那就要提高輸送電壓U。
3.高壓輸電
P用=UI-I2r
P損=I2r
P=UI
，P損變?yōu)?/n2 。
U提高n倍
，I降低為1/n
，p不變
高壓，可以擊穿塑料
例1 (多選)遠距離輸送一定功率的交變電流,若輸電電壓升高為原來的n倍,則下列關(guān)于輸電線上的電壓損失和功率損失的說法正確的是(不考慮電抗產(chǎn)生的損失)( 　)
A.功率損失是原來的
B.功率損失是原來的
C.電壓損失是原來的
D.電壓損失是原來的n倍
學(xué)習(xí)任務(wù)一
BC
[解析] 設(shè)輸電電壓為U,所輸送的功率為P,輸電線路總電阻為R線,則輸電電流I線=,線路的功率損失ΔP=R線=,可知ΔP∝,當輸電電壓U升高為原來的n倍時,功率損失變?yōu)樵瓉淼?故B正確;
線路上的電壓損失ΔU=I線R線=,可知ΔU∝,當輸電電壓升高為原來的n倍時,電壓損失變?yōu)樵瓉淼?故C正確.
學(xué)習(xí)任務(wù)一
輸電線路功率損失的計算方法
學(xué)習(xí)任務(wù)一
P損=R線 I線為輸電線路上的電流, R線為線路電阻
P損= ΔU為輸電線路上損失的電壓,R線為線路電阻
P損=ΔU·I線 ΔU為輸電線路上損失的電壓,I線為輸電線路上的電流
P損=ρ P為發(fā)電站輸出功率,U為輸電電壓,ρ為電阻率,L為輸電線的總長度,S為輸電線的橫截面積
學(xué)習(xí)任務(wù)二
學(xué)習(xí)任務(wù)二　遠距離輸電電路中的各種關(guān)系
1.電能輸送的基本模型
升壓變壓器
降壓變壓器
[模型建構(gòu)]
學(xué)習(xí)任務(wù)二
學(xué)習(xí)任務(wù)二　遠距離輸電電路中的各種關(guān)系
2.電能輸送的關(guān)系式
[模型建構(gòu)]
功率關(guān)系：
電壓關(guān)系：
電流關(guān)系：
I2＝I3＝I線
例2 (多選)[2023·杭州高級中學(xué)月考] 如圖所示,一小水電站輸出的電功率為P=20 kW,輸出電壓U0=400 V,經(jīng)理想升壓變壓器T1變?yōu)?000 V電壓遠距離輸送,輸電線總電阻為r=10 Ω,最后經(jīng)理想降壓變壓器T2降為220 V向用戶供電.下列說法正確的是(　 )
A.變壓器T1原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=1∶5
B.輸電線上的電流為50 A
C.輸電線上損失的電功率為25 kW
D.變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比n3∶n4=95∶11
學(xué)習(xí)任務(wù)二
AD
學(xué)習(xí)任務(wù)二　遠距離輸電電路中的各種關(guān)系
[解析] 據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系可得===,所以A正確;
理想變壓器原、副線圈電功率相等,則輸電線上的電流為I2== A=10 A,所以B錯誤;
輸電線上損失的電功率為ΔP=r=102×10 W=1000 W,所以C錯誤;
變壓器T2的原線圈電壓為U3=U2-I2r=2000 V-10×10 V=1900 V,變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比為===,所以D正確.
學(xué)習(xí)任務(wù)二
變式2 風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保新能源,近幾年來得到了快速發(fā)展,如圖所示風(fēng)車陣中發(fā)電機輸出功率為100 kW,輸出電壓是250 V,用戶需要的電壓是220 V,輸電線電阻為10 Ω.若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,試求:
(1)在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比;
[答案] 　
學(xué)習(xí)任務(wù)二
學(xué)習(xí)任務(wù)二
[解析]輸電線損失的功率P損=P×4%=100 kW×4%=4 kW
輸電線電流I2== A=20 A
升壓變壓器輸出電壓U2== V=5×103 V
升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比===
電壓損失U損=I2R線=20×10 V=200 V
降壓變壓器原線圈兩端電壓U3=U2-U損=4800 V
降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比==.
變式2 風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保新能源,近幾年來得到了快速發(fā)展,如圖所示風(fēng)車陣中發(fā)電機輸出功率為100 kW,輸出電壓是250 V,用戶需要的電壓是220 V,輸電線電阻為10 Ω.若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,試求:
(2)用戶得到的電功率.
[解析] 用戶得到的電功率即降壓變壓器的輸出功率為P用=P-P損=P(1-4%)=100×96% kW=96 kW.
學(xué)習(xí)任務(wù)二
[答案] 96 kW
1.分析遠距離輸電問題的基本思路
對遠距離輸電問題應(yīng)按“發(fā)電機→升壓變壓器→遠距離輸電線→降壓變壓器→用電器”的順序分析,或者反過來從用電器到發(fā)電機一步一步地進行分析.
2.分析遠距離輸電問題的三個“關(guān)鍵”
(1)理清三個回路
學(xué)習(xí)任務(wù)二
(2)抓住兩個聯(lián)系
①回路1和回路2的聯(lián)系——升壓變壓器→基本關(guān)系:=,=,P1=P2.
②回路2和回路3的聯(lián)系——降壓變壓器→基本關(guān)系:=,=,P3=P4.
(3)明確三個重要關(guān)聯(lián)式(聯(lián)系兩個變壓器的紐帶)
①功率關(guān)聯(lián)式:P2=ΔP+P3 [其中ΔP=ΔUI線=R線=].
②電壓關(guān)聯(lián)式:U2=ΔU+U3.
③電流關(guān)聯(lián)式:I2=I線=I3.
學(xué)習(xí)任務(wù)二
課 堂 小 結(jié)
電能的輸送
降低輸電損耗的兩個途徑
減小輸電線電阻
減小輸電電流
遠距離輸電原理圖
常用關(guān)系
遠距離高壓輸電電路中的各種關(guān)系
電網(wǎng)供電
電壓損耗
輸電電流關(guān)系
功率關(guān)系
電功率損耗
電壓、電流關(guān)系
課后習(xí)題
1.采用110kV高壓輸電，輸送電功率為4800kW的電能，輸電導(dǎo)線中的電流是多少？如果用110V電壓輸送同樣功率的電能，輸電導(dǎo)線中電流是多少？我們在初中曾經(jīng)做過類似的題目，那時是用直流電路的知識來處理的。在純電阻的交流電路中，同樣有公式U＝IR和P＝UI。想想看，這里的U和I的含義與初中有什么不同？
課后習(xí)題
2.以下是一段關(guān)于輸電線損失功率的推導(dǎo)。將電能從發(fā)電站送到用戶，在輸電線上會損失一部分功率。設(shè)輸電電壓為U，則功率損失為
P損＝UI（1）
而U＝IR（2）
將（2）式代入（1）式，
得到P損＝U2/R（3）
由（3）式可知，要減小功率損失P損，就應(yīng)當用低壓送電和增大輸電線的電阻R。這段推導(dǎo)錯在哪里？
課后習(xí)題
3.從發(fā)電站輸出的功率為200kW，輸電線的總電阻為0.05Ω，用1100V和11kV兩種電壓輸電。試估算兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失。
課后習(xí)題
4.如果用220V和11kV兩種電壓來輸電，設(shè)輸送的電功率、輸電線上功率損失、導(dǎo)線的長度和電阻率都相同，求導(dǎo)線的橫截面積之比。
課后習(xí)題
5.某個小水電站發(fā)電機的輸出功率為100kW，發(fā)電機的電壓為250V。通過升壓變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線的總電阻為8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220V。要求在輸電線上損失的功率控制在5kW（即用戶得到的功率為95kW）。請你設(shè)計兩個變壓器的匝數(shù)比。為此，請你計算：
（1）降壓變壓器輸出的電流為多少？輸電線上通過的電流是多少？
（2）輸電線損失的電壓為多少？升壓變壓器輸出的電壓是多少？
（3）兩個變壓器的匝數(shù)比各應(yīng)等于多少？

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