資源簡介

(共61張PPT)
第三章　交變電流
4. 電能的輸送
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.（物理觀念）
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.（科學思維）
3. 體會高壓輸電知識在實際問題中的應用.（科學態度與責任）
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研習任務一　降低輸電損耗的兩個途徑
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，由能量守恒定律可知，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. 輸送電能的基本要求
（1）可靠：指保證 可靠地工作，故障少.
（2）保質：保證電能的質量—— 和 穩定.
（3）經濟：指輸電線路建造和運行的費用 ，電能損耗 .
2. 降低輸電損耗的兩個途徑
（1）減小輸電線的電阻：在輸電距離一定的情況下，為了減小輸電線的電阻，應當 選用電阻率小的金屬材料，還要盡可能增加導線的 .
（2）減小輸電導線中的電流：為了減小輸電電流，同時又要保證向用戶提供一定的 電功率，就要 輸電電壓.
供電線路　
電壓　
頻率　
低　
少　
橫截面積　
提高　
要點　歸納
1. 輸電線上的電壓損失
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 大值是300 V
C
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研習任務二　電網供電
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）；
提示：（1）第一個回路：P1＝U1I1；
第三個回路：P4＝U4I4.
（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
1. 遠距離輸電的基本原理：在發電站內用 變壓器升壓，然后進行遠距離輸 電，在用電區域通過 變壓器降到所需的電壓.
2. 電網：通過網狀的輸電線、 ，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 .
3. 電網輸電的優點
（1）降低一次能源的運輸成本，獲得最大的 .
（2）減小斷電的風險，調劑不同地區 的平衡.
（3）合理調度電力，使 的供應更加可靠，質量更高.
升壓　
降低　
變電站　
網絡　
經濟效益　
電力供需　
電力　
要點　歸納
1. 輸電過程示意圖
2. 理清三個回路
第一個回路：P1＝U1I1；
第三個回路：P4＝U4I4.
3. 高壓輸電過程的幾個電壓的區別
（1）輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2.
（2）用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4.
（3）損失電壓
①表示形式：輸電線始端電壓與末端電壓的差值，即ΔU＝U2－U3＝IR；
②形成原因：輸電線上的電壓損失原因是輸電導線有電阻，電流通過輸電線時，會在 線路上產生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低.
4. 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
（1）求升壓變壓器原、副線圈匝數比；
乙
（2）設降壓變壓器原、副線圈匝數比為40∶1，求用戶端交流電壓表的示數；
答案：（2）220 V
甲
乙
（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
甲
乙
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
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
知識　構建
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課后提素養 深刻剖析 提升能力
基礎　題組
A. 1∶2 500 B. 2 500∶1
C. 1∶250 D. 250∶1
B
A
A. 升壓變壓器副線圈電壓U2降低
B. 降壓變壓器原線圈電壓U3升高
C. 輸電線消耗的功率增大
D. 發電機的輸出功率不變
解析：發電機的輸出電壓U1不變，升壓變壓器匝數比不變，則副線圈電壓U2不變，A 錯誤；當用電器增多時，功率增大，降壓變壓器的輸出電流增大，則降壓變壓器原線 圈電流增大，輸電線上的電流增大，可知輸電線上的功率損失增大、輸電線上的電壓 損失增大，進一步導致降壓變壓器的輸入電壓U3減小，B錯誤，C正確；用戶開啟的 用電器增多，消耗的功率增大，發電機輸出功率隨之增大，D錯誤.
C
中檔　題組
A. 輸電線上的電流為40 A
B. 降壓變壓器的匝數比10∶1
C. 用戶得到的功率為93.6 kW
D. 若直接輸送，用戶得到的功率為88 kW
AC
A. P1不變 B. U2變大
C. Pr變大 D. U4不變
C
3. （2024·山東泰安月考）高考臨近，為保證高三工作正常開展，防止停電事故發 生，某中學領導班子決定購買一臺應急備用發電機，要求如下：一是保證全校88間教 室所有日光燈能正常發光；二是為避免噪聲干擾，發電機需遠離教學區；三是盡量利 用已有設備和線路.為此學校決定讓物理老師和興趣小組同學先進行調查，得到以下 數據：每間教室有日光燈10盞，每盞燈功率為40 W，額定電壓均為220 V；輸電線上 的電阻約2 Ω，其余部分電阻不計；學校已有升壓變壓器和降壓變壓器各一臺，均視 為理想變壓器，升壓變壓器匝數比為n1∶n2＝1∶4，降壓變壓器的匝數比為n3∶n4＝ 4∶1，興趣小組同學畫出示意圖如圖所示.
（1）兩變壓器之間輸電線上的電流是多少？
答案：（1）40 A　
（2）購買的發電機功率P應不小于多少？
答案：（2）38 400 W
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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
C
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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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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. 有一臺內阻為1 Ω的發電機，供給一個學校照明用電，如圖所示，升壓變壓器的 匝數比為1∶4，降壓變壓器的匝數比為4∶1，輸電線的總電阻R＝4 Ω，全校共22個 班，每班有“220 V　40 W”的電燈6盞，若保證電燈全部正常發光，求：
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（1）發電機輸出功率；
答案：（1）5 424 W　
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（2）發電機電動勢；
答案：（2）250 V
（3）輸電效率；
答案：（3）97％　
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（4）若使用燈數減半且正常發光，發電機輸出功率是否減半？
答案：（4）否
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