人教版物理选修3-2讲义：第5章 5 电能的输送
5电能的输送[学习目标] 1.了解交变电流从发电站到用户的输电过程． 2.知道远距离输电时决定电能损失的因素，了解高压输电的原因．(重点) 3.知道远距离输电线路的基本构成，能够对简单的远距离输电线路进行计算．(难点)一、降低输电损耗的两个途径1．输送电能的基本要求(1)可靠：指保证供电线路可靠地工作，少有故障．(2)保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．(3)经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．2．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＝ρlS看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，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；还可以选用电阻率较小的导体．(2)从公式P＝IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压．前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法．3．高压输电(1)现代远距离输电都采用高压输电．目前我国远距离送电采用的电压有110 kV,220 kV,330 kV，输电干线已采用500 kV，西北电网甚至达到750 kV.(2)高压输电并不是越高越好．电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多．(3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济等要求选择合适的电压．二、电网供电1．远距离输电基本原理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，形成全国性或地区性的输电网络．3．电网输电的优点(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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少．(√)(2)在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小．(√)(3)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电．(×)(4)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．(√)(5)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．(×) 2．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，其中客观原因是电网陈旧老化．近来进行农村电网改造，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．减小输电导线的长度C．提高输电的电压D．减小输电导线的横截面积C[为减少远距离输电的损耗，可以提高输电的电压，故C项正确；提高输送功率不能减少远距离输电的损耗，减小输电导线的长度的方法不可取，减小输电导线的横截面积反而会增大损耗，故A 、B 、D 错误．]3．远距离输电中，当输送的电功率为P ，输送电压为U 时，输电线上损失的电功率为ΔP ，若输送的电功率增加为4P，而输电线中损失的电功率减为ΔP4，(输电线电阻不变)那么输电电压应增为( )A ．32UB ．16UC ．8UD ．4UC [根据题意知：ΔP ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2·r ，14ΔP ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫4P U ′2·r 得U ′＝8U .]输电线上电压和功率损失的计算1．输电线上的电功率损失(1)原因：输电导线有电阻R 线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失．(2)计算式：①P 线＝I 2R线；②P 线＝IU 线；③P 线＝U 2线R 线. 2．输电线上的电压损失若用U 表示输电线始端电压，U ′表示输电线末端电压，则U 线＝U －U ′或U 线＝IR 线．3．电压损失与输电电压的关系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＝I 2R 线＝P2U2R 线，因此输电电压若提高到nU ，则P 损将减为原来的1n2.4．注意：交流输电时，导线不但有电阻，还有线路的电感、电容产生的感抗和容抗，但高中阶段计算中，可将输电线看作纯电阻电路，不再考虑感抗和容抗对交流电路的影响．【例1】 中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，不考虑其他因素的影响．则( )A ．输电电流变为原来的2倍B ．输电线上降落的电压将变为原来的2倍C ．输电线上降落的电压将变为原来的12D ．输电线上损耗的电功率将变为原来的12C [根据输送电功率P 输＝U 输I 输及P 输不变，可知，输电电流I 输＝P 输U 输∝1U 输，当U 输变为原来的2倍时，I 输变为原来的12，选项A 错误；输电线上降落的电压U 降＝I 输R 线∝I 输，所以，当输电电流变为原来的12时，输电线上降落的电压也变为原来的12，选项B 错误，C 正确；输电线上损耗的电功率P 损＝I 2输R 线∝I 2输，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的14，选项D 错误．]【例2】 某变电站用220 V 的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%.若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？[解析] 设输送功率为P ，输电电压U 1＝220 V 时，损失功率ΔP 1＝20%P 又因为ΔP 1＝I 21R 线，I 1＝P U 1解得ΔP 1＝P 2U 21R 线现要求ΔP 2＝5%P ，同理ΔP 2＝P 2U 22R 线因此可得ΔP 1ΔP 2＝20%5%＝U 22U 21所以U 2＝2U 1＝440 V .[答案]440 V上例中，若输电电压不变，输电线的电阻应变为原来的多少倍？提示：ΔP＝I2R线则ΔP1ΔP2＝20%5%＝R线1R线2＝41输电线的电阻应变为原来的14.计算输电线上功率损失的两种方法计算输电线上损失的功率时，要注意区分两个电压：输电电压(输电线始端的电压)U和输电线上的损失电压ΔU.(1)P损＝ΔUI＝ΔU2R线，ΔU是输电线两端的电压，即输电线上损失的电压．(2)P损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫PU2R线，U是指输送电压，即从发电站发出后，经过变压器升高后的电压．1．远距离输电，输电功率一定，当输电电压为U0时，输电线上的电流为I0，损失的电功率为P0.则当输电电压提高为2U0时()A．由I＝UR得，输电线上的电流变为2I0B．由I＝PU得，输电线上的电流变为I02C．由P＝U2R得，输电线上损失的电功率为4P0D．由P＝IU得，输电线上损失的电功率为2P0B[设输电线的电阻为R，当输电线上的电流为I0时，损失的电功率为P0＝I20R.当输电电压提高为2U0时，由I＝PU可知输电线上的电流变为I02，输电线上损失的电功率为P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 022R ＝P 04，故选项B 正确．远距离输电1.远距离输电的几个基本关系式(1)功率关系：P 1＝P 2，P 2＝P 损＋P 3，P 3＝P 4. (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝U 线＋U 3，U 3U 4＝n 3n 4. (3)电流关系：I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝I 线＝I 3，I 3I 4＝n 4n 3.(4)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 线R 线＝U 2－U 3R 线.(5)输电导线上损耗的电功率 P损＝P 2－P 3＝I 2线R线＝U 2线R 线＝U 线I 线． (6)输电导线上的电压损失 U 线＝I 线R 线＝U 2－U 3. 2．两个联系(1)线圈1(匝数为n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是：U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2.(2)线圈3(匝数为n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是：U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4.【例3】 发电机的输出电压为220 V ，输出功率为44 kW ，每条输电线的电阻为0.2 Ω，求：(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少？(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？[解析] (1)输电线上的电流I R ＝P U ＝44 000220 A ＝200 A损失的电压U R ＝I R R ＝2×0.2×200 V ＝80 V 损失的功率P R ＝U R I R ＝80×200 W ＝16 kW 故用户得到的电压U 用户＝U －U R ＝140 V 用户得到的功率为P 用户＝P －P R ＝28 kW. (2)已知升压变压器的匝数比n 1∶n 2＝1∶10 输入电压U 1＝220 V因此，升压变压器的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝2 200 V输电线上的电流I R ′＝P U 2＝44 0002 200 A ＝20 A损失的电压U R ′＝I R ′R ＝2×0.2×20 V ＝8 V 损失的功率P R ′＝U R ′I R ′＝8×20 W ＝160 W 因此，降压变压器的输入电压U 3＝U 2－U R ′＝2 192 V 已知降压变压器的匝数比n 3∶n 4＝10∶1 所以用户得到的电压U 4＝n 4n 3U 3＝219.2 V用户得到的功率P 用户′＝P －P R ′＝43.84 kW. [答案] (1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW处理远距离输电的方法技巧(1)画好一张图——远距离输电示意图(2)抓住电两端——发电站和用户 (3)分析一条线——输电线(4)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压(5)区分三个量——输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)2．输送4.0×106 W 的电能，若发电机输出电压为2 000 V ，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm 2的铜导线，把电能送到400 km 远处，线路损耗的功率为5.0×105 W ．若已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8 Ω·m ，求：(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；(2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大． [解析] (1)由P ＝I 2R 得I ＝PR ，式中P 为线路损耗功率，R 为线路总电阻，两条导线总电阻R ＝ρL ′S ＝ρ2LS ， 则R ＝1.7×10－8×4×105×24.25×10－4 Ω＝32 Ω 所以I ＝PR ＝125 A因为P 输入＝P 输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为 U 2＝P 2I ＝3.2×104 V 故n 1n 2＝U 1U 2＝116. (2)设U ′2为降压变压器原线圈两端的电压，则U ′2＝U 2－IR ＝2.8×104 V . [答案] (1)1∶16 (2)2.8×104 V 课 堂 小 结知 识 脉 络1.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济．2．根据P损＝I2R线可知，减小输电线上的功率损失有两个途径：一是减小输电线的电阻，二是减小输电电流．3．在输送功率一定时，提高输送电压，可以减小输电电流.1．关于电能输送的以下分析，正确的是()A．由公式P＝U2R知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B．由公式P＝U2R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大D．由公式P＝UI知，输电导线上的功率损失与电流成正比C[输电线上损失的功率P损＝I2R线＝U2损R线，U损指输电线上的分压，而不是输电电压，选项C正确．]2．某用电器离供电电源的距离为l，线路上的电流为I.若要求线路上的电压降不超过U.已知输电导线的电阻率为ρ，那么该输电导线的横截面积的最小值是()A.ρlIU B．I2ρ C.2ρlIU D.2UlIρC[因为导线的总长度为2l，所以电压降U＝IR＝Iρ2lS，解得S＝2ρlIU，故选项C 正确．]3．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )A.n 2n 1＞n 3n 4 B.n 2n 1＜n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率AD [由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率．P 出－P 损＝P 入，故D 正确；U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，因为U 1＝200 V ＜U 4＝220 V ，U 2＞U 3＝U 2－U 线，故n 2n 1＞n 3n 4，选项B 、C 错误，A 正确．]4．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 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2，则( )A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 21rD ．输电线路上损失的电功率为I 1UA [理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U 2，则有I 1U 1＝U2I2，U2＝I1U1I2，选项A正确；输电线上的电压降为ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，选项B错误；理想变压器的输入功率为P＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率为ΔP＝I21r，选项D错误．]11。
高中物理 第五章 交变电流 5.5 电能的输送 新人教版选修3-2
【解题探究】 (1)如何确定输电线中的电压损失? 提示:ΔU=U1-U2。
(2)怎样求解输电线中的功率损失?
提示:P损=ΔUI=
U R
2
或P损=I2R=
( P )2R 。 U1
【正确解答】选B、C。升压变压器的输出电压为U1,降
压变压器的输入电压为U2,则输电线上的电压损失
提示:(1)通过升压变压器达到高压输电,再通过降压变 压器降压后输送给用户。 (2)输电电压是指升压变压器的输出电压,损失电压是 指电流通过输电线降落在输电线上的电压,可通过减小 输电线的电阻和提高输电电压来减小意图:
2.高压输电过程的几个电压的区别: (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。
【解析】选A、C。输电线上电流为I= P ,也可以用
I= U
U
来表示,其中ΔU为输电线电阻R两端的电压,而不
R
是输送电压,故A正确,B错误;输电线上的功率损失为P损
=I2R= P
U
2 2
R,C正确;如果用P损=
U R
2
,则U应为R两端的电压
ΔU,故D错误。
2.500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大
【生活链接】 1.可通过哪些措施来降低输电线路的损失?
提示:输电线路上的损失功率为P=I2r,所以有两个途径 可减少电能的损失,一是减少输电线路的电阻;二是减 小输电导线中的电流。
2.如何才能减小输电线的电阻?
提示:导线电阻的大小r=ρ L ,因为供电和用电两点的
S
距离一定,导线的长度不能任意的缩短,可以选用电阻
据P损=(
P U
2018版高中物理人教版选修3-2课件：5.5 电能的输送
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5
1
电能的输送
2 3
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Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
3.远距离高压输电电路分析 (1)基本电路(如图)
(2)基本关系 ①电压关系
������1 ������1 ������3 ������3 = , = , 联系式: ������2 = Δ������ + ������3。 ������2 ������2 ������4 ������4
③功率关系
P1=P2,P3=P4,联系式:P2=ΔP+P3。 (3)区分几个概念 ①输电电压、输电线上损失的电压与用户得到的电压 在上图中,输电电压是指U2,输电线上损失的电压是指ΔU,用户得 Δ������ ������2 到的电压是指U4,显然输电电流 I 线= , 而������线 ≠ 。
而提高输电电压可以由升压变压器轻松实现。
所以,采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效的途径。 (3)保证电能的质量——电压和频率稳定。
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2.输电线上的电压损失
(1)电压损失ΔU 输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在导线上产生电势降 落,致使输电线路末端的电压U'比起始端电压U低,差值ΔU=UU'称为输电线路上的电压损失。
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人教版高中物理选修3-2课件5.5电能的输送
恒定律依次求解．
【跟踪发散】 2－1：某发电站的输出功率为104kW，输 出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处用户供 电．已知输电线的电阻率ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为 1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压； (2)输电线路上的电压损失．
输电电路图
(1)怎样计算输电线路损失的功率？ (2)在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减小为原来 的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻 一定的情况下．如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的 功率减为原来的几分之一？ (3)通过第2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线 路的损耗更为有效？ (4)怎样计算用户消牦的功率P? (5)在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？
A．输电线上损耗的功率为PU022R2 B．输电线上损耗的功率为PU021R2 C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压 输电 D．采用更高的电压输电会降低输电的效率
解析： 设发电厂输出功率为 P，则输电线上损耗的功率 ΔP ＝P－P0，ΔP＝I2R＝PU21R2 ，A、B 项错误；采用更高的电压输电， 可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C 项 正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电 厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D 项错误．
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．
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
高中物理人教版选修3-2(课件)第五章 交变电流 5
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【解析】 根据交流电的变化规律、变压器的工作原理和远距离输电知识解
题．
由u-t图象可知，交流电的周期T＝0.02 s，故频率f＝T1＝50 Hz，选项A错误；
交流电的最大值Um＝500 V，故有效值U＝U2m＝250 2 V，选项B错误；输电线上 的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项
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[后思考] 要减少输电损失，既可以增加导线的横截面积，又可以采用高压输电以减小 输电线的电流，为什么远距离输电都要采用高压输电呢？
【提示】 利用升压变压器升压提高输送电压以减小输电线上的电流容易做
到，且成本较低，比如电压升高到原来的2倍，输电电流变为原来的
1 2
，损失功率
将为原来的
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(3)输电导线上的电压ΔU＝I2r线＝300 V， 降压变压器原线圈的电压U3＝U2－ΔU＝2 200 V，降压变压器原、副线圈的 匝数比为nn34＝UU34＝10∶1. (4)用户得到的功率P用＝P1－P损＝440 kW. 【答案】 (1)2 500 V (2)60 kW (3)10∶1 (4)440 kW
知
识
点
一
学
业
5 电能的输送
分 层
测
评
知 识 点 二
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学习目标
1.了解交变电流从发电站到用户的 输电过程． 2．知道远距离输电时决定电能损 失的因素，了解高压输电的原 因．(重点) 3．知道远距离输电线路的基本构 成，能够对简单的远距离输电线路 进行计算．(难点)
知识脉络
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2021-2022版高中物理人教版选修3-2课件：第五章 5 电能的输送
关键能力·合作学习
知识点一 降低输电损耗的两个途径 1.输电线上的电压损失:ΔU=U-U′=Ir= P r。
U
2.输电线上的功率损失:
(1)ΔP=I2r,其中I为输电线上的电流。 (2)ΔP=ΔU·I或ΔP=（U）2 ,其中ΔU为输电线上的电压损失。
r
3.减少电压损失和功率损失的方法:
(1)减小输电线的电阻r,根据r=ρ l ,可减小电阻率ρ,目前一般用电阻率较小
1.输送电能的基本要求: (1)可靠:指保证_供__电__线__路__可靠地工作,少出现故障。 (2)保质:保证电能的质量——电压和_频__率__稳定。 (3)经济:指输电线路建造和运行的费用低,电能损耗少。 2.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)用户两端的电压是多大? (2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗? (3)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?降低功率损耗 有哪些途径?
提示:(1)U′=U-ΔU=U- P r。
U
(2)不相等,由能量守恒知,发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上
损失的电能之和。
(1)要减小电阻,从R=ρ l 看,在输电距离一定的情况下,可以增大导线的
S
_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; 可以选用_电__阻__率__较小的导体。 (2)从公式P=IU来看,在保证功率不改变的情况下,要减小输送电流就必须提高 _输__电__电__压__。 前一种方法的作用十分有限,一般采用后一种方法。
【素养训练】
1.远距离输电,输电功率一定,当输电电压为U0时,输电线上的电流为I0,损失的
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
人教版高二物理选修3-2课件：5.5电能的输送(共43张PPT)
I3
r线
P3
U 3 n3
I4
P4
n4 U 4
R用
升压变压器
P=I2r 降压变压器
第17第页1共7页67 页
名师一号P52-P53
例3、巩固练习3
第18第页1共8页67 页
三､有关高压输电中的定量计算
例3:有一台内阻1 Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如下图所示.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R=4 Ω.全校共22个 班,每班有“220 V,40 W”的灯6盏.若保证全部电灯正常发光.则:
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
3）、电流关系：
I1 I2
n2,I3 n1 I4
n n3 4,I2Ir
I3
第16第页1共6页67 页
二、远距离输电的问题：
3、方法：“中间开花两头结果”。
I1
P1
F U 1 n1
I2
P2
巩固练习3:发电机的端电压为220 V,输出的电功率为44 kW,输电线电阻为0.2 Ω, 如果直接向用户供电,求用户得到的电压和电功率各是多少?如果发电站用匝数 比为1:10的变压器将电压升高,经过同样的输电线后再用匝数比为10:1的变压器 将电压降低供给用户,用户得到的电压和电功率各是多少?
有P损
1 U2
则有U2 P损1 P损1 / P 20% 2.
U1
P损2
P损2 / P
5%
所求输送电压U2 2U1 440 V.
高中物理 5.5电能的输送课件 新人教版选修3-2
低压输电线路： 输电电压220V------输电功率100kW以下， 距离为几 百米以内。 高压输电线路： 输电电压35kV或110kV------输电功率100kW以下，
距离为几十千
米到上百千米。 超高压输电线路： 输电电压220kV以上------输电功率10万kW以上， 距 330KV、 以上。 500KV、 750KV 离为几百千米
1.减少输电线的电阻
选用电阻率小的金属作导线材料。 （一般用铝或铜） 缩短距离 增大导线的横截面
2.减小输电线上的电流 讨论： 能不能由I=P/U减小p来 减小电 流？ 输送功率P是一定的 由P=UI 增加U 减少I r
思考：若输电电压提高100倍，则输送过程中损失的功率变为原 来的多少倍？ 再思考：是不是输电电压越高越好？为什么？
n2
P1=P2
n3
n4
功率关系： 电压关系：
, P2= ∆P+P3 , P3=P4 U2= ∆U +U3
U1 n1 U 2 n2
U 3 n3 U 4 n4
电流关系：
I1 n2 I 2 n1
I2=I3
I 3 n3 I 4 n4
知识运用
25A
250V
150V
6250W 如何减少输电中的功率损失？
3750W
作出示意图
课堂练习 1.发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至 学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为 I，学校输入电压为U2，下列4个计算输电线 损耗的式子中，不正确的是（ ） A、 B、 C、
U 12 R
D、
(U1 U 2 ) 2 R
I R
2
I (U1 U 2 )
试试看 一般说，发电厂发出的电只有几千伏，若要进行几百公里 的传输，你能设计出简单的远距离输电电路吗？讨论一下， 画出简单示意图！