資源簡介

(共54張PPT)
第三章　交流電
4.電能的傳輸
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核心素養：1.理解輸電線上電能損失的影響因素，了解遠距離高壓輸電的原理. 2.體 會降低輸電損耗的兩個途徑，能分析、計算高壓輸電的損耗情況. 3.體會高壓輸電知 識在實際問題中的應用.
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研習任務一　電能傳輸中的電壓損失和電能損耗
合作　討論
如圖所示，假定發電廠輸出的電壓為U，輸送功率為P，輸電線路中的電流是I，兩條 導線的總電阻是r（在圖中把導線電阻集中畫為r）.那么：
（1）用戶兩端的電壓是多大？
（2）用戶得到的電能與發電廠輸出的電能相等嗎？
提示：（2）不相等，由能量守恒知，發電廠輸出的電能等于用戶得到的電能與輸電 線上損失的電能之和.
（3）輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達式是什么？降低功率損耗有 哪些途徑？
教材　認知
1. 輸電線上的電壓損失
U－U'　
研習　經典
A. 輸電線上功率損失為5 kW
B. 用戶端得到的電壓為220 V
C. 若用11 kV電壓輸電，則升壓變壓器的匝數比為1∶50
D. 若用11 kV電壓輸電，輸電線上電壓損失為1 V，則用戶端可直接接入用電器
C
名師點評
　　遠距離輸電的能量損耗主要來自輸電導線，減小輸電損耗就是減小輸電線上的損 耗，所以弄清楚流過輸電線的電流和加在輸電線上的電壓是關鍵.
對應　訓練
A. 輸電線路中的電流為20 A
B. 發電機的實際輸出電壓為300 V
C. 在輸電線路上損失的電功率為8 kW
D. 如果該柴油發電機發出的是正弦式交變電流，則其輸出電壓最 大值約為300 V
C
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研習任務二　遠距離輸電系統
合作　討論
某發電站向遠處輸電的示意圖如圖所示，其中各部分的物理量已在圖上標注，在這個 電路中包括三個回路.
（1）結合閉合電路的知識，分別分析三個回路中各物理量之間的關系（發電機內 阻，n1、n2、n3、n4線圈的電阻均忽略不計）；
（2）若兩個變壓器均為理想變壓器，則每個變壓器中的電流、電壓、功率有什 么關系？
教材　認知
2. 低壓線路、高壓線路、超高壓線路和特高壓線路
（1）我國家庭用戶電壓為220 V，稱為低壓線路，一般輸電距離都控制在幾百米范圍 內，輸送功率在100 kW以內.
（2）輸電距離在20 km以內的輸電電壓一般用35 kV，這就是高壓線路.
（3）輸送功率在10萬kW以上，輸電距離超過500 km時，輸電電壓往往超過220 kV， 這稱為超高壓線路.1 000 kV以上電壓等級，稱為特高壓.
升壓　
降壓　
3. 電網：通過網狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國 性或地區性的輸電網絡.
4. 電網輸電的優點
（1）降低一次能源的運輸成本，獲得最大的經濟效益.
（2）減小斷電的風險，調劑不同地區電力供需的平衡.
（3）合理調度電力，使電力的供應更加可靠，質量更高.
5. 解決遠距離高壓輸電問題的基本方法
（1）首先應畫出遠距離輸電的電路圖（如圖），并將已知量和待求量寫在電路圖的 相應位置.
（2）理清三個回路
第一個回路：P1＝U1I1；
第三個回路：P4＝U4I4.
（3）輸電過程的幾個基本關系
①功率關系：P1＝P2、P2＝ΔP＋P3、P3＝P4.
⑥輸電線上的電壓損失：ΔU＝I線R線＝U2－U3.
研習　經典
[典例2]　如圖甲所示為某中小型水力發電站遠距離輸送單相交流電示意圖，每根導 線電阻為4 Ω，遠距離輸電線的輸送電流為100 A，若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所 示，輸入功率為960 kW，在用戶端起點接有交流電壓表.
　
甲 乙
（1）求升壓變壓器原、副線圈匝數比；
答案：（1）1∶40　
乙
（2）設降壓變壓器原、副線圈匝數比40∶1，求用戶端交流電壓表的示數；
答案：（2）220 V　
（3）若用戶端全是照明用電，能使多少盞“220 V　20 W”的節能燈正常發光？
答案：（3）4.4×104盞
名師點評
　　研究遠距離輸電問題需要抓住下面四個關鍵：
（1）畫出一個模型——遠距離輸電模型圖.
（2）抓住輸電兩端——電源和用電器.
（3）分析一條導線——輸電導線.
（4）研究兩次變壓——升壓和降壓.
對應　訓練
2. （多選）如圖所示為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器.升壓變壓器T1 的原、副線圈匝數之比為n1∶n2＝1∶10.在T1的原線圈兩端接入一正弦交流電，輸電 線的總電阻為2r＝2 Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數之比為n3∶n4＝10∶1，若T2 的“用電設備”兩端的電壓為U4＝200 V，且“用電設備”消耗的電功率為10 kW， 不考慮其他因素的影響，則（　 　）
B. T2的原線圈兩端的電壓為2 000 V
C. 輸電線上損失的電功率為100 W
D. T1原線圈輸入的電功率為10.1 kW
AB
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研習任務三　直流輸電
教材　認知
電感　
直流輸電　
整流設備　
逆變器　
換流
[典例3]　（多選）在遠距離輸電技術上，中國1 100 kV特高壓直流輸電工程是目前世 界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術水平最先進的輸電工程.輸 電線路流程可簡化為：
AD
研習　經典
A. 直流電輸電線路上的電流為5×103 A
B. 直流電輸電線路上損失的電壓為100 kV
C. 降壓變壓器的輸出功率是4.5×109 W
D. 保持輸送功率不變，若將1 100 kV直流輸電降為550 kV直流輸電，受端獲得功率 將比原來減少7.5×108 W
A. 輸送電功率為1.2×1010 W
B. 降壓變壓器匝數比為11∶5
C. 直流輸電線的總電阻為10 Ω，損失的電壓為40 kV
D. 若保持輸送電功率不變，改用550 kV輸電，直流輸電線上損失的功率為12.8×108 W
C
對應　訓練
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課時作業（十二）
[基礎訓練]
A. 輸送電能的基本要求是可靠、保質、經濟
B. 減小輸電導線上功率損失的唯一方法是要采用高壓輸電
C. 增大導線的橫截面積可以減小輸電導線上的功率損失
D. 實際輸送電能時，要綜合考慮各種因素，如輸送功率大小、距離遠近、技術和經 濟條件等
解析：輸送電能的基本要求是可靠、保質、經濟.減小輸電線上的功率損失可采用高 壓輸電，也可以減小輸電線電阻，即增大導線橫截面積，但不經濟.實際輸電時，應 綜合考慮各種因素.故選B.
B
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C. 輸電電壓為4U D. 輸電電流為4I
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A. 超高壓輸電電流更大
B. 超高壓輸電頻率更高
C. 超高壓輸電電能損耗會更多
D. 電能損耗相同的情況下，超高壓輸電線橫截面積可以更小
D
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A. 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輸送功率的比例減小
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A. 傍晚時分，用電器個數增多，輸電線上損耗的電壓變大
B. 夜深人靜時，用電器個數減少，輸電線上損耗的功率變大
C. 想要減小輸電線上電能的損耗，可以換細一點的輸電線
D. 想要減小輸電線上電能的損耗，可以把銅質輸電線換成鎳銅合金線
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解析：傍晚時分，用電器個數增多，輸電線上的電流增大，則輸電線上損耗的電壓變 大，選項A正確；夜深人靜時，用電器個數減少，輸電線上的電流減小，則輸電線損 耗的功率變小，選項B錯誤；想要減小輸電線上電能的損耗，要減小輸電線的電阻， 即增加輸電線的橫截面積，即可以換粗一點的輸電線，選項C錯誤；想要減小輸電線 上電能的損耗，要減小輸電線的電阻，把銅質輸電線換成鎳銅合金線，電阻變得更 大，輸電線的電能損耗更大，選項D錯誤.
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A. 25∶1 B. 50∶1
C. 100∶1 D. 400∶3
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甲 乙
C. 降壓變壓器的原線圈的輸入功率P3＝47 000 W
D. 降壓變壓器的原線圈的輸入功率P3＝48 000 W
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[能力提升]
A. 升壓變壓器的輸入電壓和用戶得到的電壓相等
B. 發電廠的輸出功率不隨用戶電阻的變化而變化
C. 如果k值變大，其他參數不變，用戶得到的電壓增大
D. 如果用戶電阻R增大，輸電線上損失的功率可能增大
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D. 輸電線上損失的電能不變
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A. 當用戶的用電器增多時，U2減小，U4變大
B. 當用戶的用電器增多時，P1變大，P3減小
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A. 發電機的輸出電流為250 A
B. n1∶n2＝2∶25
C. n3∶n4＝230∶9
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12. 光伏發電具有無污染、可再生、不受地形限制的優點，是國家重點推廣項目.目 前，黃岡各地都在積極興建光伏發電項目.若某縣有一座小型光伏發電站，該發電站 的輸出功率為1×105 W.
（1）按平均每天照射5 h計，該發電站一年（按360天計算）能輸出多少電能？（計 算結果保留3位有效數字）　　　
答案：（1）6.48×1011 J　
解析：（1）一年能輸出總的電能E＝Pt＝1×105×5×3 600×360 J＝6.48×1011 J.
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（2）若該發電站的輸出電壓為250 V，現準備橫跨該縣向另一邊某村輸電.所用輸電 線的總電阻為10 Ω，要求輸電時在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的4％， 求升壓變壓器匝數比.
答案：（2）1∶20
解析：（2）輸電示意圖如圖所示
由題意可得，輸電線損失功率ΔP＝P×4％＝4 000 W
由P＝U1I1可得I1＝400 A
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