2021人教版物理选修3-2课件：第五章 第5节 电能的输送
物理人教版选修3-2课件：第五章5电能的输送
小试身手 1．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后 农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老 化．近年来，农村进行电网改造，为减少远距离输电的损 耗而降低电费价格可采取的措施有 ( A．提高输送功率 B．增大输送电流 C．提高输电电压 )
D．减小输电导线的横截面积
解析：电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越 高．减少损耗的途径：一是减小输电导线中的电流，即可 提高输电电压；二是减小输电线的电阻，即增大导线的横 截面积，故 C 正确． 答案：C
知识点二 电网供电 提炼知识 1．远距离输电基本原理 远距离输电的基本电路如图所示．
在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输 电，在用电区域通过降压变压器降压到所需的电压．
2．电网 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连 接起来，形成的全国性或地区性的输电网络． 3．电网送电的优点 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益． (2)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡， 保障供电的质量． (3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．
l 料，可加大导线的横截面积由R＝ρS.
(2)提高输电电压，减小输电电流． 前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法．
判断正误 (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 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．(√)
(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？ 提示：在输电线上有功率损失． (2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表 达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？ 提示：由于输电线有电阻，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 损失的主要原因．
高二物理课件：第5章第5节《电能的输送》(人教版选修3-2)ppt
P (2)减小输电电流 I，据 I＝ U ①减小输送功率 P：在实际中不能以用户少用或不用电 来达到减少损耗的目的． ②提高输电电压 U：在输送功率 P 一定，输电线电阻 R 一 P2 定的条件下，输电电压提高到原来的 n 倍，据 P 损＝( ) · R U 1 知，输电线上的功率损耗将降为原来的 2. n 根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损 耗最有效、最经济的措施．
能力提升 6．(2011年福建厦门)某小型水电站的电能输送示意图如 图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供
电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝
数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220 2 sin 100πt V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成
2．输电线路上的电压损失 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U3比起始端电压要低， 这就是输电线路上的电压损失ΔU＝U2－U3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．其 中电阻造成的电压损失ΔU＝IR.
3．减小输电线路上的电压损失的方法 据ΔU＝IR可知，减小输电线路上电压损失的方法主要
解析：远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发
热损耗，由P失＝I2R可以看出，在保证输电功率的前提下有两
种方式可减小输电中的能量损失：一是减少输电线的电阻，由 R＝ρ L 知，A正确．二是减小输电电流，B正确．若输电电压
S
一定，由P＝UI知输送的电功率越大，输电电流越大，则输电
中能量损耗P失＝I2R越大，C错误．在影响高压输电的因素中 另一个重要因素是电晕放电引起的电能损耗，在输电电压越高 时，电晕放电引起的电能损失越大，D正确． 答案：ABD
人教版高中物理选修3-2 5.5电能的输送课件(共16张PPT)
由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产
生热量Q，损失一部分电能，同时输电线上有电压降，
故又损失一部分电压.
P损 I 2r
功率损失：
P损 I 2r
减小功率 损失方法
减小R线
r l
S
1.减小输电距离L 不行
2.减小电阻率ρ 铝铜导线 3.增大导线的横截面面积S
不理想
减小电流I P＝UI 提高输电电压U
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电
我国常用的远距离输电采用的电压有： 110 kV、220 kV、330 kV、500 kV高压输电。目前世界 上正在试验1150kV的超高压输电。
是不是输电电压越高越好？
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，会增加绝缘难度，提高架 线费用，还容易引起输电线路向大气放电，增加能量损失。实际输送电能 时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等， 要依照不同情况选择合适的输电电压。
（5）工作原理：互感现象
电能---磁场能---电能的转换
变压器的工作原理
1. 变压器的工作原理: 是利用电磁感应原理工作的.因 此变压器只能改变交流电压，而不能改变恒定电压. 注意：变压器的原线圈如果接的是干电池、蓄电池或 匀速切割的导体棒时，副线圈两端的电压为零。 2．几个关系式
• 电压关系： U1 n1 U2 n2
I2
n2
R
发电厂 能源丰富，有利开发
远距离
用户（负载） 能源缺乏，用电量大
一、电能的输送
• 1、优点：电能便于远距离输送 • 2、输送电能的基本要求：
可靠: 少有故障 保质：电压、频率稳定 经济：输电成本低
人教版选修3-2 第五章 第5节 电能的输送 课件(24张)
解析：设输送功率为P，输电电压U1＝220 V时，损失功率 ΔP1＝20%P
又因为ΔP1＝I12R线，I1＝UP1 解得ΔP1＝UP122R线 现要求ΔP2＝5%P，同理ΔP2＝UP222R线 因此可得ΔΔPP12＝250%%＝UU2122 所以U2＝2U1＝440 V.
答案：440 V
要点二 电网供电 1．远距离输电 (1)基本原理：远距离输电的基本电路如图所示． 在发电站内用 8 ____升__压____变压器 9 __升__压______，然后进行 远距离输电，在用电区域通过 10 __降__压______变压器降压降到所 需的电压．
解析：选D 根据理想变压器电流和匝数的关系可知，升压
变压器中原、副线圈中的电流与匝数成反比，
I1 I2
＝
n2 n1
，A选项错
误；输电线路上存在电压损失ΔU，U2＝U3＋ΔU＝U3＋I2r，B选
项错误；输电线路上存在功率损失，U1I1＝U4I4＋I22r，C选项错
误；理想变压器的输出功率等于输入功率，U1I1＝U2I2，D选项
压变压器原、副线圈的匝数分
别为n1、n2，电压分别为U1、 U2，电流分别为I1、I2，降压变压器原、副线圈的匝数分别为 n3、n4，电压分别为U3、U4，电流分别为I3、I4(变压器均为理想 变压器)，当用电器正常工作时，下列关系式正确的是( )
A．II12＝nn21 C．U1I1＝U4I4
B．U3＝U2 D．U1I1＝U2I2
如果远距离输电的电功率P不变，输电电压为U，输电导线
电阻为R线，则输电导线上发热损失的功率P损＝I2R线＝
P2 U2
R线，因
此输电电压若提高到nU，则P损将减为原来的n12.
5.降低输电损耗的两个途径 要减少输电线路上的功率损失，由公式P损＝I2R线知，必须 减小输电线电阻或减小输电电流． (1)要减小电阻，从R＝ρSl 看，在输电距离一定的情况下，可 以增大导线的 5 __横__截__面__积__，但过粗的导线会耗费太多的金属材 料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用 6 __电__阻__率____较小 的导体．
人教版高中物理选修3-2课件选修3-2第五章交流电第五节电能的输送
探究问题：
为什么灯泡B的亮度很暗，而灯泡A的亮度与原来相同?
电能的损耗
二、探究降低输电损耗的途径
1：讨论产生损耗的原因，影响因素有：
解析：由公式P热=I2R 知，影响因素为输电线上的电流和电阻
2：如何解决导线中电能的损耗？ 减小输电线中的电阻 方案一： 减小输电线中的电流 方案二： 3：讨论、分析两个方案的可行性 方案一:由电阻定律 R=ρL/S 可知，在输电线长度 L一定的情况下，为了减小电阻，应当选 用 电阻率小 、 横截面积大 的导线。
2.某电厂原采用电压U1输电，后改用U2 = AB） 20U1电压输电，不考虑其它变化，则（ A. 输电电流变为原来的1/20 B. 输电线上电压损失降为原来的1/20 C. 输电线上电能损失降为原来的1/40 D. 输电效率比原来提高了39倍
• 课下巩固： 一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用 户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为 500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5， 两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器 的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求： （1）升压变压器的副线圈两端电压； （2）输电导线上的功率损失； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比； （4）用户得到的功率。
5.5
电能的输送
知识回顾： 1、欧姆定律的表达式： 定律的表达式： R=ρL/S
思考问题：
• 利用一个小灯泡A与学生电源连接构成闭合回路， 小灯泡发光。坐在教室后排的同学那里有一个相 同的灯泡B，想让B也发光怎么办？
• 连接导线，接通电源 ，远距离输电
• 课堂检测：
1、某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改 用升压变压器将电压升高到2 20 kV输电，输送的 电功率都是P，若输电线路的电阻为R，则下列说 法中正确的是 （ AC ） A.根据公式，I=P／U，提高电压后输电线上的电 流降为原来的1／20 B.根据公式I=U／R，提高电压后输电线上的电流 增为原来的20倍 C.根据公式P=I2R，提高电压后输电线上的功率损 耗减为原来的1／400 D.根据公 式P=U2／R，提高电压后输电线上的 功 率损耗将增大为原来的400倍
高中物理第五章第5节电能的输送课件新人教版选修3
2．远距离输电的基本关系(如图所示)
(1)功率关系：P1＝P2，P2＝P 损＋P3，P3＝P4. (2)电压关系：UU12＝nn12，U2＝U 线＋U3，UU34＝nn34.
(3)电流关系：II21＝nn21，I2＝I 线＝I3，II43＝nn43. (4)输电电流：I 线＝UP22＝UP33＝UR线线. (5)输电导线上损耗的电功率： P 损＝P2－P3＝I2线R 线＝UR线2线＝U 线 I 线． (6)输电导线上的电压损失： U 线＝I 线 R 线＝U2－U3.
【自我检测】
判断正误 (1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成
正比，与输电电流的平方成正比．( √ )
(2) 由
P
＝
U2 r
可
知
，
输
电
电
压
越
小
，
输
电
线
上
的
损
失
就
越
小．( × )
(3)高压交流输电不存在感抗和容抗引起的损耗．( × )
(4)家庭照明线路的电线线芯通常是铜或铝．( √ ) (5)采用高压输电的优点是可加快输电的速度．( × )
探究思考 减少输电线上的功率损失为什么要依靠高压 输电？ 提示：(1)电阻 R＝ρLS告诉我们，在输电距离 L 一定、选用电 阻率 ρ 较小的铜或铝作导线后，必须增大导线的横截面积．但 这样会耗费大量的金属材料，输电线太重给架设带来困难． (2)在线路和输送功率 P 不变时，ΔP＝UP2R 线告诉我们提高输 电电压可大大减少功率损失．
二、电网供电 1．远距离输电基本原理：远距离输电的基本Байду номын сангаас路如图所示． 在发电站内用_升__压__变压器_升__压__，然后进行远距离输电，在用 电区域通过_降__压__变压器降压到所需的电压．
人教版物理选修3-2-第5章第5节-电能的输送 课件
解析：选 C.变压器的输入功率、输入电流的大小是 由次级负载消耗的功率大小决定的，选项 A、B 错 误．用户用电器总电阻减少，据 P＝UR2，消耗功率 增大，输电线中电流增大，线路损失功率增大，C 项正确．升压变压器的输出电压等于输电线路电阻 上损失电压加上降压变压器输入电压，D 项错误．
课堂互动讲练
五
节核心要点突破源自电能的课堂互动讲练
输
送
知能优化训练
课前自主学案
一、输送电能的基本要求 1．可靠：保证供电线路可靠的工作． 2．保质：保证电能的质量——_电__压___和_频__率___稳 定． 3．经济：输电线路的建设和运行费用低，能量损 耗少．
二、降低输电损耗的两个途径 1．由于输电导线有电阻，在输电过程中必有一 部分电能要转化成热能而损失掉，设输电导线中 电流为I，输电导线的电阻为R，则输电导线上的 功率损失为ΔP＝_I_2_R__.
特别提醒：(1)输电电压是指加在高压输电线始端 的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压 ΔU＝IR. (2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率， 损失功率是输电线上消耗的功率．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的 电功率不变时，那么( ) A．输电线路上损失的电压与输送的电流成正比 B．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越 大 C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成 反比 D．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成 正比
的直径减为原来的4100
【精讲精析】 由 ΔP＝I2R＝(UP)2R 知，ΔP′＝4100 ΔP，C 错．本题 I ≠ UR，故 A 错，若 ΔP 不变，则 R＝UP22ΔP，R′＝400 R，由电阻定律可得：d′＝210 d，D 错，选 B.
人教版高中物理选修(3-2)5-5《电能的输送》课件
例题2：某个小水电站发电机的输出功率为 100kw，发电机的电压为250V，通过升压变 压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻 为8 Ω ，在用户端用降压变压器把电压降为 220V。要求在输电线上损失的功率控制在 5kw(即用户得到的功率为95kw)，请你设计 两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流是多少？
输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线上损失的电压是多少？升压变压器 输出的电压是多少？
电网供电
通过网状的输电线、变电站,将许多电 厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区 性的输电网络,这就是电网.
采用电网供电的优点： 可以在能源产地使用大容量发电机组,
降低一次能源的输送成本,获得最大的经 济效益.同时,电网可以减少断电的风险, 调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质 量.
送电电压 送电方式
220V
低压送电
35kv
高压送电
或者110kv
10万千瓦以上 几百千米以上 220kv或 更高
我国目前采用的远距离输电方式 110kv 220kv 330kv 500kv
超高压送电
交流高压输电基本环节示意图
I1
发
电 机
U1
I
U2
I4
U3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
U4
用 电
器
升压变压器
高压输电线路
降压变压器
电压越高，对输电线路和变压器的要 求越高，建设费用越高。
输电线上的电压损失，除了与输电线 的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输 电线路电压较高、导线截面积较大时，电 抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。
不同输送功率下的送电方式
输送功率
100KW以下 几千千瓦 ～几万千瓦
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05电能的输送
题型1ꢀ输电线上电压、功率损失的计算
1．[浙江东阳中学2018高二上期中](多选)远距离输电时，当输送的功率相同时，输送导线上的电阻损失的功率应是(ꢀꢀ)
BCD
A．与输送的电压的平方成正比
B．与输送的电流的平方成正比
C．与输送的电压的平方成反比
D．与输电导线上的电压降的平方成正比
解析
损失的功率，故B、D正确；由，故A错误，C正确．
2．(多选)如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是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I，其末端间的电压为U.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户
11
端的电流为I.则(ꢀꢀ)
2
AD
A．用户端的电压为
B．理想变压器的输入功率为I1U
C．输电线上损失的电压为U
D．输电线路上损失的电功率为I12r
解析
输电线上损失的电压ΔU＝I r或ΔU＝U－U，故C错误；输电线路上损失的电功率ΔP＝I2r，故
111
D正确；理想变压器的输入功率P＝I U，故B错误；理想变压器输入功率和输出功率相同，设用
11
户端的电压为U，所以I U＝I U，即用户端的电压，故A正确．
21122
题型2ꢀ远距离输电的电路分析
3．[河南八市2018高二下测评](多选)如图所示为实验室内设计的远距离输电线路示意图，变压器为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，R是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定．当K由2改接到1时，下列说法正确的是(ꢀꢀ)
BD
A．输电线上损失的功率减小
B．电流表的示数一定增大
C．电压表的示数减小
D．灯泡的亮度增大
解析
由于交流电源的输出电压不变，当K由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增加，根据理想变压
器电压比可知升压变压器副线圈电压增大，所以最终降压变压器的输出电压也变大，所以电压
表的示数变大，通过灯泡的电流变大，由于降压变压器原、副线圈匝数比不变，所以输电线上
电流变大，电流表的示数变大，输电线上损失的功率变大．故B、D正确．
4．[河南南阳一中2018高二上期末](多选)如图所示，有一台交流发电机通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T的输入电压和输入功率分别为U和P，它的输出电压2111
和输出功率分别为U和P；T的输入电压和输入功率分别为U和P，它的输出电压和输出功率分别为U 222334和P，设T的输入电压U一定，当用户消耗的电功率变大时，有(ꢀꢀ)
AC
411
A．P变大，P变大B．P变小，P变小
2312
C．U不变，U变小D．U变小，U变大
2324
解析
因为P＝P＝ΔP＋P，且P＝P，由于P增大，则T副线圈中电流变大，T原线圈中电流也变12334422
大，由ΔP＝I2R可知ΔP、P及P、P均变大，选项A正确，B错误；，U一定，所以U
31212
不变，U＝U－IR，IR增大，所以U变小，选项C正确，D错误．
323
5．[山东潍坊2018高二上检测]风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，某风力发电机输出功率为100 kW，输出电压为250 V，用户需要的电压为220 V，输电线电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%.
(1)求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
(2)画出此输电线路的示意图并求出用户得到的电功率．
答案与解析
(1)1∶20ꢀ240∶11ꢀ(2)见解析ꢀ96 kW
(1)输电线损耗的功率P＝100×4% kW＝4 kW，又P＝I2R，解得输电线上电流
线线2线
，原线圈中输入电压器副线圈的电压，则升压变压器原、副线圈的匝数比，则升压变，输电线损失的电压为U＝I2R＝20×10V＝200 V，故降压变
线线
压器原线圈的电压为U＝U－U＝4800 V，用户得到的电压为U＝220V，则降压变压器原、副32线4
线圈的匝数比为.
(2)画出此输电线路的示意图，如图所示．
用户得到的电功率等于降压变压器的输入功率，则有P＝P－P＝P(1－4%)＝100×96% kW＝96
用线
kW.
易错点ꢀ不能区分输电电压和输电线上损失的电压
6．远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n倍，则(ꢀꢀ)B
A．输电线上损失的电压减少到原来的
B．输电线上损失的电压减少到原来的
C．输电线上损失的电能减少到原来的
D．输电线上损失的电能不变
解析
输送的功率一定，根据P＝UI，可知输电电压越高，输电电流越小，若输送电压提高到原来的n 倍，则电流减小到原来的，根据ΔU＝Ir，可知输电线上损失的电压减少到原来的，故A错误，B正确；根据P损＝I2R，可知输电线上损失的功率减少到原来的，则输电线上损失的电能减少到原来的，故C、D错误．
易错分析
输电电压为升压变压器的输出电压，要注意与输电线上损失的电压的区别．。