高中物理第二章交变电流第七节远距离输电省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

第二章,交变电流,第七节远距离输电,1/30,学习目标,1.,了解输电线上电能损失与哪些原因相关,.,2.,了解减小电能损失两个路径以及高压输电原理,.,3.,知道远距离输电经典电路，并能利用变压器和电路规律处理实际问题,2/30,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,3/30,知识探究,1,4/30,一、降低输电损耗两个路径,导学探究,如图,1,所表示，假定发电厂输出电压为,U,，输送功率为,P,，输电线路中电流是,I,，两条导线总电阻是,r,.,那么：,(1),用户得到电能与发电厂输出电能相等吗？,不相等，由能量守恒知，发电厂输出电能等于用户得到电能与输电线上损失电能之和,答案,图,15/30,(2),输电线上功率损失原因是什么？功率损失表示式是什么？降低功率损耗有哪些路径？,答案,图,1,因为输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失主要原因,6/30,知识梳理,减小输电线损耗方法：,(1),电压损失：输电线始端电压,U,与末端电压,U,差值,U,IR,.,(2),功率损失：电流热效应引发功率损失,P,.,(3),降低电压、功率损失方法：,减小电阻：由,R,可知，距离,l,一定时，使用电阻率,材料，,_,导体横截面积可减小电阻,提升输送电压：由,P,UI,可知，当输送功率一定时，,电压能够减小电流，即采取高压输电,小,U,U,I,2,R,升高,增大,7/30,即学即用,判断以下说法正误,(1),输电线上电功率损失，与输电线电阻成正比，与输电电流平方成正比,(,),(2),由,P,可知，输电电压越小，输电线上损失就越小,(,),(3),由,P,I,2,r,可知，减小输电线电阻和降低输电电流可减小输电损失,(,),(4),高压输电是经过提升电压，减小输电电流来降低电路发烧损耗,(,),8/30,二、远距离输电电路中各种关系,导学探究,某发电站向远处送电示意图如图,2,所表示，其中各部分物理量已在图上标注，在这个电路中包含三个回路,图,2,(1),结合闭合电路知识，分别分析三个回路中各物理量之间关系,(,发电机内阻、n,1,、,n,2,、,n,3,、,n,4,线圈电阻均忽略不计,),答案,9/30,第一个回路：,P,1,U,1,I,1,第二个回路：,U,2,U,U,3,，,P,2,P,P,3,IR,P,3,第三个回路：,P,4,U,4,I,4,10/30,(2),若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中电流、电压、功率有什么关系？,答案,图,2,11/30,远距离输电过程几个基本关系：,(1),功率关系：,P,1,，,P,2,，,P,3,，,P,线,I,2,U,(2),电压关系：,U,2,.,(3),电流关系：,n,1,I,1,，,n,3,I,3,n,4,I,4,，,I,2,_,_,知识梳理,P,2,P,线,P,3,P,4,U,3,U,n,2,I,2,12/30,即学即用,判断以下说法正误,(1),使用变压器进行远距离输电，用户得到电压能够高于发电机输出电压,(,),(2),远距离输电时，若升压变压器匝数比为,1,n,，降压变压器匝数比为,n,1,，则升压变压器输入电压和降压变压器输出电压相等,(,),(3),电厂与用户离得越远，用户得到交流电频率与电厂发出交流电频率小得越多,(,),(4),远距离输电时，输送电压越高越好,(,),13/30,2,题型探究,14/30,一、输电线上功率损失计算,输电线路上功率损失，主要是输电线电阻发烧造成损失惯用计算公式：,(1),P,I,2,R,，其中,I,为输电线路上电流,(2),P,U,I,或,P,其中,U,为输电线上电压损失,15/30,例,1,三峡水电站某机组输出电功率为,50,万千瓦,(1),若输出电压为,20,万伏，则输电线上电流为多少？,答案,解析,2 500 A,16/30,(2),某处与电站间每根输电线电阻为,10,欧，则输电线上损失功率为多少？它占输出功率几分之几？,答案,解析,输电线上损失功率,P,I,2,2,r,2 500,2,2,10 W,1.25,10,8,W,17/30,(3),若将电压升高至,50,万伏，输电线上电流为多少？输电线上损失功率又为多少？它占输出功率几分之几？,答案,解析,18/30,二、高压输电线路分析与计算,处理远距离输电问题时，需要画输电电路图，理清三个回路，抓住两个联络，掌握一个定律,.,1.,画图、理清三个回路,(,如图,3,所表示,),2.,抓住两个联络,(1),理想升压变压器联络回路,1,和回路,2,图,3,(2),理想降压变压器联络回路,2,和回路,3,3.,掌握一个定律,依据能量守恒定律得,P,2,P,P,3,.,19/30,例,2,如图,4,所表示，发电站经过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户,(,升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器,),，若发电机输出功率是,100 kW,，输出电压是,250 V,，升压变压器原、副线圈匝数比为,1,25.,(1)求升压变压器输出电压和输电导线中电流；,答案,解析,6 250 V,16 A,图,4,20/30,(2),若输电导线中电功率损失为输入功率,4%,，求输电导线总电阻和降压变压器原线圈两端电压,.,答案,解析,15.625,6 000 V,图,4,因为,U,U,2,U,3,I,2,R,线,所以,U,3,U,2,I,2,R,线,6 000 V.,21/30,达标检测,3,22/30,1.,夏天因为用电器增多，每年夏天都会出现,“,用电荒,”,，只好拉闸限电,.,若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电功率是正常供电时,2,倍，输电线电阻不变，以下说法正确是,A.,若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时,2,倍,B.,若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失功率为正常供电时,2,倍,C.,若用电高峰时输送电压变为正常供电,2,倍，则此时输电电流为正常供,电时,4,倍,D.,若用电高峰时输送电压变为正常供电,2,倍，则此时输电线损失功,率为正常供电时,4,倍,答案,解析,1,2,3,4,23/30,高压输电时,P,UI,，,I,是输送电路上电流,.,用电高峰时，若输送电压不变，则,I,为正常时,2,倍，,A,正确；,输电线上热耗功率,P,I,2,R,线,，则热耗功率变为正常时,4,倍，,B,错误；,用电高峰时，若输送电压加倍，则,I,不变，与正常时相同，,C,错误；,由,P,I,2,R,线,，知热耗功率不变，,D,错误,.,1,2,3,4,24/30,2.(,多项选择,),如图,5,为远距离输电示意图，发电机输出电压,U,1,和输电线电阻、理想变压器匝数均不变，且,n,1,n,2,n,4,n,3,.,当用户用电器总电阻降低时,A.,U,1,U,2,U,4,U,3,B.,用户电压,U,4,增加,C.,输电线上损失功率增大,D.,用户消耗功率等于发电机输出功率,答案,解析,图,5,1,2,3,4,25/30,用户用电器总电阻减小，则电流增大，所以输电线上电流增大，依据,P,损,I,2,r,知，输电线上损耗功率增大，依据,U,Ir,知，输电线上电压损失变大，发电机输出电压不变，则升压变压器输出电压不变，降压变压器输入电压变小，用户电压,U,4,减小，故,C,正确，,B,错误,.,用户消耗功率等于发电机输出功率与输电线上损失功率之差，故,D,错误,.,1,2,3,4,26/30,3.(,多项选择,),在如图,6,所表示远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出电压和输电线电阻均不变，伴随发电厂输出功率增大，以下说法中正确有,A.,升压变压器输出电压增大,B.,降压变压器输出电压增大,C.,输电线上损耗功率增大,D.,输电线上损耗功率占总功率百分比增大,答案,解析,1,2,3,图,6,4,27/30,发电厂输出电压不变，升压变压器输入电压不变，输出电压不变，选项,A,错误；,伴随发电厂输出功率增大，输电线中电流增大，输电线上损失电压,(,U,IR,),增大，降压变压器输入电压减小，降压变压器输出电压减小，选项,B,错误；,伴随发电厂输出功率增大，输电线中电流增大，输电线上损耗功率,(,P,I,2,R,),增大，选项,C,正确；,1,2,3,4,28/30,4.,如图,7,所表示为远距离交流输电简化电路图,.,发电厂输出电压是,U,，用等效总电阻是,r,两条输电线输电，输电线路中电流是,I,1,，其末端间电压为,U,1,.,在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端电流是,I,2,.,则,A.,用户端电压为,B.,输电线上电压降为,U,C.,理想变压器输入功率为,D.,输电线路上损失电功率为,I,1,U,图,7,答案,解析,1,2,3,4,29/30,输电线上电压降,U,I,1,r,U,U,1,，选项,B,错误；,1,2,3,4,30/30,