第三章交变电流4电能的输送课件（新人教版选择性必修第二册）

第三章　交变电流\n4．电能的输送\n课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升\n目标体系构建\n【学习目标】1．了解从发电站到用户远距离输电过程，知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。2．能运用相关知识分析求解远距离输电中的相关问题，掌握远距离输电问题的分析方法。3．能从降低输电损耗情境中发现并提炼问题，提高分析探究问题的能力。\n【思维脉络】\n课前预习反馈\n1．可靠保证供电线路______工作。2．保质保证供电质量——电压和频率要______。3．经济线路建造和运行的费用低——成本低，电能损耗____。正常知识点1输送电能的基本要求稳定少\n1．输电线上的功率损失ΔP＝______，I为输电电流，r为输电线的电阻。2．降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的______：在输电距离一定的情况下，为了减小______，应当选用__________的金属材料，还要尽可能增加导线的__________。(2)减小输电导线中的______：为减小输电______，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电______。I2r知识点2降低输电损耗的两个途径电阻电阻电阻率小横截面积电流电流电压\n1．远距离输电基本原理在发电站内用______变压器，然后进行远距离输电，在用电区域通过______变压器降到所需的电压。2．电网通过网状的输电线、________，将许多电厂和广大用户__________，形成的全国性或地区性的输电网络。升压知识点3电网供电降压变电站连接起来\n3．电网送电的优点(1)降低一次能源的__________，获得最大经济效益。(2)减小______的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的______。(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量______。运输成本断电质量更高\n思考辨析『判一判』(1)增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。()(2)高压输电是通过提高电压、减小输电电流来减少输送电路的发热损耗。()(3)高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好。()(4)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。()√√√×\n(5)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。()(6)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，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。()√×\n『选一选』(多选)如图所示，为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是()ABDA．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减小线路的发热损耗C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好\n\n『想一想』如图为一高压危险标志，随着电压的增加用电危险性也会跟着增加，那为什么还要采用高压输电？\n答案：采用高压输电，可减小输电线上的电能损失。\n课内互动探究\n探究我国农村电网的低压改造已基本结束，低压改造使我国广大农民获得了实惠。农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象(离变压器较远的用户)：输电线路上的电压损失情景导入\n(1)电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；(2)日光灯不能启动；(3)洗衣机“没劲”等。尤其是节假日，这些现象更明显，这是为什么呢？提示：低压输电线较细，电阻较大，另外当输电功率一定时，由于电压低，故输电电流I＝P/U较大。因此输电线上的电压损失ΔU＝IR线较大，致使末端用户得到的电压远低于额定电压(有时才160V)，到了过节的时候，各家用电器增多，线路电流又会增大，导线上分压更多，用户电压更低，这些现象更加明显。经过低压改造后，以上现象不明显了。\n1．电压损失输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失。2．原因对于交流输电线路来说，造成电压损失的原因既有电阻，又有感抗和容抗，在高中阶段只考虑输电线路中电阻所造成的电压损失。要点提炼\n\n输电电压是指加在高压输电线起始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU＝IR。特别提醒\n(多选)如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则()典例1典例剖析AB\n思路引导：理清远距离输电过程中发电厂的输出电压与输电线上损失的电压、输电线末端电压存在的关系。\n1．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时()A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时小，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压对点训练C\n\n探究远距离输电过程中，输电线上不可避免地有电压和能量损失。输电导线上的功率损失情景导入(1)输送电能为什么会有电压和能量损失？(2)能量损失的大小与哪些因素有关？减小输电线上的能量损失有哪些措施？\n提示：(1)输电导线上都有电阻，当有电流流过导线时，电阻两端有电压，也会消耗电能。(2)能量损失的大小与输送功率、输送电压大小、导线电阻大小有关。在输送功率一定的情况下，可提高输送电压。\n要点提炼\n\n\n\n\n(1)输送功率是指高压输电线起始端输出的功率，损失功率是输电线上消耗的功率。(2)无论从减少输电线路上的功率损失，还是减少电压损失来看，都要求提高输电电压，以减小输电电流。(3)发电站的输送功率取决于用户消耗的功率，不是由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率。特别提醒\n典例2典例剖析BC\n思路引导：根据输送功率P＝UI求出输电电流，再根据ΔP＝I2R可得出输电线上损失的电功率与输送电压的关系，根据欧姆定律得到电压损失与输送电压的关系。\n2．在冬天我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气，高压线上冻起厚厚的冰霜，导致部分电线负重增大而断裂，有人想出通过增大输电线上损耗功率融冰方案。假设输电电压是220kV，当输送功率保持不变，为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电电压应变为()A．55kVB．110kVC．440kVD．880kV对点训练B\n\n探究远距离输电基本过程示意图如图所示，请思考：高压输电线路的分析与计算情景导入\n发电厂输出的电压要经过多个升压变压器升压，这样做的目的可通过下面的问题得到说明。如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同，则导线的横截面积之比是多少？从中体会高压输电的实际意义。答案：25001\n\n可见，要满足题中所设要求用220V电压输电时，导线的横截面积是11kV输电时的2500倍。从中可以令人印象深刻地体会出高压输电的实际意义。\n1．输送过程图要点提炼2．输电过程电路被划分为三个独立的回路，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律，串、并联电路规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。\n3．对高压输电(输送回路)中几个电压的理解(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。(3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值(ΔU＝U2－U3＝I2R)，形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失。\n\n\n(2021·吉林省吉化一中高二下学期期中)某中学有一台应急备用发电机，发电机线圈内阻为r＝1Ω，升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻为R＝4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V,40W”规格的电灯6盏，要求所有灯都正常发光，输电线路如图所示。求：典例3典例剖析\n(1)发电机的输出功率；(2)发电的电动势；(3)输电线上损耗的电功率。\n\n\n3.风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：对点训练\n(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(2)用户得到的电功率是多少。答案：(1)12024011(2)96kW\n\n核心素养提升\n1．分析远距离输电的思路对高压输电问题应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或从用电器到发电机一步一步地进行分析。2．远距离输电问题的四个关键①画出一个模型——远距离输电模型。②抓住输电的两端——发电机和用电器。③分析一条线——输电线。④研究两次电压变换——升压和降压。3．注意各物理量的对应，防止张冠李戴而出错。\n(多选)一台发电机最大输出功率为4000kW、输出电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R＝1kΩ。到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V,60W)。若在输电线上消耗的功率为发电机输出功率为10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则()A．T1原、副线圈电流分别为103A和20AB．T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220VC．T1和T2的变压比分别为150和401D．有6×104盏灯泡(220V,60W)正常发光ABD案例\n\n\n课堂达标检测\n1．(2020·河北省曲周县第一中学高二下学期期中)如图所示为远距离输电线路的示意图，若保持发电机的输出电压不变，下列叙述中正确的是()A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率有关B．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率减小D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压A\n解析：由于发动机的输出功率不变即升压变压器的原电压不变，当用户用电设备消耗功率变化时，输入功率变化，因此升压变压器的原线圈中的电流将发生变化，故A正确；输电线上的电流与用户以及电线上消耗的功率以及变压器的匝数比有关，故B错误；当用户电阻减小时，导致电流增大，因此输电线上的损失功率增大，故C错误；由于远距离输电时输电线上有电压损失，因此升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故D错误。\nBD\n\n3．(2020·山东省昌乐二中高二上学期检测)某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程，下列说法正确的是()A．升压变压器的匝数比为110B．输电线上的损失功率为3000WC．输电线上的电流为100AD．降压变压器的输入电压为4700VA\n\n\n\n\n