高中物理 第五章 交变电流 5.5 电能的输送课件 新人教版选修3-2
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高中物理 第五章 交变电流 5 电能的输送课件 新人教版选修3-2
R,则功率损失为 ΔP=I2R.根据功率损失的表达式ΔP=I2R 可知,要减少输 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)为什么远距离输电必须用高压呢? 提示:这是由于电流的热效应,远距离输电时在导线 上的电能损耗非常大.由焦耳定律 Q=I2Rt 可知,导线的 发热损耗跟电阻和电流的平方成正比.减小输电导线的电 阻局限性较大,故可以通过减小电流来减少发热损耗.因 为发电站的输出功率是一定的,即 P=UI,所以要减小输 出电流,必须提高输出电压.
(1)要减小电阻,从 R=ρSl 看,在输电距离一定的情 况下,可以增大导线的横截面积,这与节约相悖,当然也 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.
2.减少功率损耗
减少输电导线上的功率损耗,由 P 损=I2R 线可知,具 体的方法有:
(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.(√)
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: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小,根据 P=UR2,可知消耗的功 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 加上降压变压器输出电压,D 项错误.
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.
(3)为什么远距离输电必须用高压呢? 提示:这是由于电流的热效应,远距离输电时在导线 上的电能损耗非常大.由焦耳定律 Q=I2Rt 可知,导线的 发热损耗跟电阻和电流的平方成正比.减小输电导线的电 阻局限性较大,故可以通过减小电流来减少发热损耗.因 为发电站的输出功率是一定的,即 P=UI,所以要减小输 出电流,必须提高输出电压.
(1)要减小电阻,从 R=ρSl 看,在输电距离一定的情 况下,可以增大导线的横截面积,这与节约相悖,当然也 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.
2.减少功率损耗
减少输电导线上的功率损耗,由 P 损=I2R 线可知,具 体的方法有:
(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.(√)
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: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小,根据 P=UR2,可知消耗的功 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 加上降压变压器输出电压,D 项错误.
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.
高中物理第五章交变电流55电能的输送课件选修32
A.功率损失是原来的n1 B.功率损失是原来的n12 C.电压损失是原来的n1 D.电压损失是原来的 n 倍
1.远距离输送一定功率的交流电,输电线 上的电压损失 ΔU=UP·r。
2.远距离输送一定功率的交流电,输电线上功率损失 ΔP=UP 2·r。
[解析] 设输电电压为 U,所输送的功率为 P,输电线 路总电阻为 r,则输电电流 I=UP,线路的功率损失 ΔP=I2r =PU22r,可知 ΔP∝U12,当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时, 功率损失变为原来的n12,A 错误,B 正确;线路上的电压损 失 ΔU=Ir=PUr,可知 ΔU∝U1 ,当输电电压升高为原来的 n 倍时,电压损失变为原来的n1,C 正确,D 错误。
电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时,线路损耗的
电功率为 P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk,线
路损耗的电功率为 P2,则 P1 和PP21分别为(
)
A.PkUR,n1
B.kPU2R,n1
C.PkUR,n12 D.kPU2R,n12
解析 原线圈的电流为 I1=UP,由于 P、U 不变,故 I1 不变,由II12=nn21=k 得 P1=I22R=kPU2R;由I2I′1 =nn21′ ′=nk 得 P2=I2′2R=nkPU2R,则PP21=n12,故选项 D 正确。
[变式训练1] (多选)在远距离输电时,输送的电功率为
P,输电电压为 U,所用导线的电阻率为 ρ,横截面积为 S,
总长度为 l,输电线损失的功率为 ΔP,用户得到的功率为
P′,则下列关系式正确的是( )
A.ΔP=Uρ2lS
B.ΔP=PU22ρSl
C.P′=P-Uρ2lS
D.P′=P1-UPρ2Sl
1.远距离输送一定功率的交流电,输电线 上的电压损失 ΔU=UP·r。
2.远距离输送一定功率的交流电,输电线上功率损失 ΔP=UP 2·r。
[解析] 设输电电压为 U,所输送的功率为 P,输电线 路总电阻为 r,则输电电流 I=UP,线路的功率损失 ΔP=I2r =PU22r,可知 ΔP∝U12,当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时, 功率损失变为原来的n12,A 错误,B 正确;线路上的电压损 失 ΔU=Ir=PUr,可知 ΔU∝U1 ,当输电电压升高为原来的 n 倍时,电压损失变为原来的n1,C 正确,D 错误。
电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时,线路损耗的
电功率为 P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk,线
路损耗的电功率为 P2,则 P1 和PP21分别为(
)
A.PkUR,n1
B.kPU2R,n1
C.PkUR,n12 D.kPU2R,n12
解析 原线圈的电流为 I1=UP,由于 P、U 不变,故 I1 不变,由II12=nn21=k 得 P1=I22R=kPU2R;由I2I′1 =nn21′ ′=nk 得 P2=I2′2R=nkPU2R,则PP21=n12,故选项 D 正确。
[变式训练1] (多选)在远距离输电时,输送的电功率为
P,输电电压为 U,所用导线的电阻率为 ρ,横截面积为 S,
总长度为 l,输电线损失的功率为 ΔP,用户得到的功率为
P′,则下列关系式正确的是( )
A.ΔP=Uρ2lS
B.ΔP=PU22ρSl
C.P′=P-Uρ2lS
D.P′=P1-UPρ2Sl
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.
高中物理人教版选修32 5.5 电能的输送(共33张PPT)
r I2
nP22U2
I3
线 P3
U3n3
I4
P4
n4 U4
R用
升压变压器
降压变压器
机械功率P=mgh/t=1000×4 × 9.8 ×5=1.96 ×105W
发电机的输出功率P1=0.5 ×P= 9.8×104W
∵线P路r=上I2 损2 r,耗的功率为P∴r=电4流90为0 IW2,=35A, U2 =P2/I2 =2800V, 线路上的电压为Ur=I2 r=140V,
U3=U2-Ur=2200-I2r==2192(V) U用=U4=n4U3/n3=219.2(V)
Pr=I22r=16(W)
P用=P1-Pr=4400-16==4384(W)
交流高压输电基本环节示意图
发
电 机
U1
U2
U3
U4
用 电
器
升压变压器
高压输电线路
降压变压器
二、远距离输电原理图
I1
I2
I3
I2=50(A)
I1=P1/U1=103
n1/n2=I2/I1=50/ 1000=1/20
(2) U2=n2U1/n1=105 U3=U2-Ur=105-50×80=96×103(v)
(2)使用变压器
I2
I3
I4
P´r=P0-P2=I22r=(P0/U2)2r
U1 U2
N1/N2=U1/U2
N1 U1 (P0 P2)
(P0-P1)/ (P0-P2)= I2r/ I32r
N2 U2 (P0 P1)
P1=I2R
P2=I42R
n1 I4 P2(P0 P1)
I2=P1/R=P1I42/P2 n2 I3 P1(P0 P2)
高中物理第五章交变电流5.5电能的输送课件新人教选修3-2
读一读·思一思
辨一辨·议一议
1.思考辨析。 (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。 ( ) 解析:增加导线横截面积,减小了导线的电阻,发热功率减小。 答案:√ (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。 ( ) 解析:输送功率一定的情况下,电压越高,输电电流越小,导线上发 热功率越小。 答案:√
读一读·思一思
辨一辨·议一议
4.降低输电损耗的两个途径? 答案:减小输电线的电阻;减小输电导线中的电流。 5.距离一定时,如何减小输电线电阻?发电站输出的电功率一定时, 如何减小输电电流? 答案:距离一定时,增大导线横截面积可以减小导线电阻。发电 站输出的电功率一定时,根据P=UI可得,增大输电电压可以减小输 电电流。
Δ������2 ΔP= ,ΔP=ΔU· I。 ������
3.减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 由 R=ρ 可知,距离 l 一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截
������ ������
面积可减小电阻。 (2)减小输电电流 I 由 P=UI 可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流。
读一读·思一思
辨一辨·议一议
(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。 ( ) 解析:由于输电导线有电阻,电路上电压会有损耗,升压变压器输 出的电压大于降压变压器输入的电压。 答案:×
读一读·思一思
辨一辨·议一议
探究一
探究二
当堂检测
问题引
名师精讲
典例剖析
要点提示:(1)发电厂相当于一个电源,由 P=UI 可知,输电线中电 流为 I= ,与输电线电阻及用电器电阻无关。 (2)功率损失表达式:ΔP=I r= 2r。 (3)因为发电厂的输出功率 P 是一定的,由 P=UI 得,要减小能量 损耗,就要减小输电电流 I,必须提高输出电压 U。
高中物理第五章交变电流第5节电能的输送课件新人教选修 3-2
2
图3
D.输电线路上损失的电功率为 I1U
知识梳理
(1)功率关系:P1= P2 ,P2= P线+P3 ,P3= P4 ,P线=I2ΔU=I22R. n3 U n U U3+ΔU . (2)电压关系: 1= 1, 3 =____ , U = 2 n 4 U2 n2 U4 P2 P3 ΔU (3)电流关系:n1I1= n2I2 ,n3I3=n4I4,I2=_____ R U2 =____ U3 =_____.
第五章 交变电流
第5讲 电能的输送
考试要求
知识内容
电能的输送
必考
加试
c
1.了解输电导线电能损失的主要原因,知道减少电能损失
的两条途径.
课时要求 2.理解采用高压输电的原因,认识高压输电的局限性.
3.认识电网的重要作用,认识电网安全对社会的重要性. 4.会求解输电导线上的功率损失等问题.
内容索引
知识探究
输电线路上的功率损失,主要是输电线电阻发热造成的损失.常用计算
公式:
(1)ΔP=I2R其中I为输电线路上的电流.
ΔU2 (2)ΔP=ΔU· I 或 ΔP= R ,其中 ΔU 为输电线上的电压损失.
例1
(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电.采用高压输电的优点
答案 解析
是
A.可节省输电线的材料 √
失.( √ )
(4)高压输电是通过提高电压,减小输电电流来减少电路发热损耗的.( √ )
二、远距离输电电路中的各种关系 导学探究 某发电站向远处送电的示意图如图 2 所示,其中各部分的物理量已在 图上标注,在这个电路中包括三个回路.
图2
(1)结合闭合电路的知识,分别分析三个回路中各物理量之间的关系 (发
图3
D.输电线路上损失的电功率为 I1U
知识梳理
(1)功率关系:P1= P2 ,P2= P线+P3 ,P3= P4 ,P线=I2ΔU=I22R. n3 U n U U3+ΔU . (2)电压关系: 1= 1, 3 =____ , U = 2 n 4 U2 n2 U4 P2 P3 ΔU (3)电流关系:n1I1= n2I2 ,n3I3=n4I4,I2=_____ R U2 =____ U3 =_____.
第五章 交变电流
第5讲 电能的输送
考试要求
知识内容
电能的输送
必考
加试
c
1.了解输电导线电能损失的主要原因,知道减少电能损失
的两条途径.
课时要求 2.理解采用高压输电的原因,认识高压输电的局限性.
3.认识电网的重要作用,认识电网安全对社会的重要性. 4.会求解输电导线上的功率损失等问题.
内容索引
知识探究
输电线路上的功率损失,主要是输电线电阻发热造成的损失.常用计算
公式:
(1)ΔP=I2R其中I为输电线路上的电流.
ΔU2 (2)ΔP=ΔU· I 或 ΔP= R ,其中 ΔU 为输电线上的电压损失.
例1
(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电.采用高压输电的优点
答案 解析
是
A.可节省输电线的材料 √
失.( √ )
(4)高压输电是通过提高电压,减小输电电流来减少电路发热损耗的.( √ )
二、远距离输电电路中的各种关系 导学探究 某发电站向远处送电的示意图如图 2 所示,其中各部分的物理量已在 图上标注,在这个电路中包括三个回路.
图2
(1)结合闭合电路的知识,分别分析三个回路中各物理量之间的关系 (发
(新课标)2020版高中物理第五章交变电流5电能的输送课件选修3_2
4.三种功率的关系 ①P送=P用+Δ P;②P送由P用决定,并不是P送决定P用. 5.输电电压 由发电厂决定,与用户无关(当然要满足用户要求),一般为 定值. 6.损失电压 导线电阻产生的电压,Δ U=Ir.
7.用户电压 用户用电器两端得到的电压 U 用,小于 U 送. 8.三种电压的关系 U 送=U 用+Δ U.(线路电阻与用户为串联关系)
【解析】 发电机的电动势 E,一部分降在电源内阻上,即 I1r,另一部分为发电机的路端电压 U1,升压变压器副线圈电压 U2 的另一部分降在输电线上,即 I2R,其余的就是降压变压器原 线圈 U′2;而 U3 应为灯的额定电压 U 额,具体计算由用户向前 递推即可.
(1)对降压变压器: U′2I2=U3I3=nP 灯=22×6×40 W=5 280 W 而 U′2=41U3=880 V,I2=Un′P灯2=5828800 A=6 A
的电压为 U2,下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )
A.UR12
B.(U1-RU2)2
C.I2R
D.I(U1-U2)
【解析】 输电导线损失功率是由于导线有电阻,从而产生 焦耳热而造成的.可根据 P 损=I2R 计算,也可以从 P 损=UR22计算, 但应注意的是:U 是电阻 R 两端的电压,即损失电压,而不能认 为等于输电电压,A 项错误;B 项中,U1-U2=ΔU 即为电阻两 端电压,亦即损失电压ΔU,B、C 两项正确;D 项中 I(U1-U2) =IU1-IU2,即输送电功率与用户得到的电功率之差,由能量守 恒知,这个差值即为导线损失的电功率,D 项正确.
(5)综合运用下面三个方面的关系求解.
①能量关系,P=U1I1=U2I2=P 用户+Δ P,Δ P=I22R,P 用户
高中物理第五章交变电流第五节电能的输送课件新人教选修32.ppt
(1)输电线路的构成 主要有:发电机、升压变压器、输电导线、降压变压 器,用电器,如图所示
由于发电机本身的输出电压不可能很高,所以采用高 压输电时,在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线 输出,到用电区再用降压变压器降到所需的电压.
(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.对交变 电流来说,造成电压损失的原因既有电阻,又有电抗,其 中因电阻损失的电压为ΔU=IR.
答案:1.可靠;保质;经济 2.减小输电线路的电阻;减小输电导线中的电流 3.①发电站 ②升压变压器 ③远距离输电线路 ④一次高压变电所 ⑤二次高压变电所 ⑥工厂
(1)可靠:保证供电线路正常工作. (2)保质:保证供电质量——电压和频率要稳定. (3)经济:线路建设和运行的费用低——能耗少、电价 低.
(1)对降压变压器:
U′2I2=U3I3=nP 灯=22×6×40W=5280W
而 U′2=41U3=880V,I2=Un′P灯2=5828800A=6A 对升压变压器:
U1I1
=
U2I2
=
I
2 2
R
+
U′2I2
=
62×4W
+
5280W
=
5424W P 出=5424W
(2)U2=U′2+I2R=880V+6×4V=904V U1=14U2=14×904V=226V 又 U1I1=U2I2 I1=UU2I12=4I2=24A E=U1+I1r=(226+24×1)V=250V (3)η=PP有出用×100%=55248204×100%=97%
(3)减小输电线路电压损失的两种方法
人教版高中物理选修3-2课件5.5电能的输送 (2)
n1 n2
功率关系:
n3 n4
P1=P2,P2=∆P+P3,P3=P4
电压关系: U1 n1 U2 n2
电流关系:I1 n2 I2 n1
U2=∆U+U3
U3 n3 U4 n4
I2=I3
I3 n3 I4 n4
知识运用25A 150V源自250V6250W
3750W
如何减少输电中的功率损失?
500KV、 750KV
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!
交流高压输电的基本环节
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电
输电线路示意图
I1
I2
∆U、∆P
I3 I4
用户 发电厂
~
P1 U1
U2 P2
P3 U3 P4U4
R=ρ
L S
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
r
减小电流?
输送功率P是一定的
由P=UI
增加U
减少I
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?
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 离为33几0百K千V、米以上。
2019-2020学年高中物理 第5章 交变电流 5 电能的输送课件 新人教版选修3-2
二、电网供电
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___变压器降压降到所需的电压.
2.电网 通过输电线、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. 3.优点 (1)经济——便于使用大容量发电机组,降低运输成本; (2)保质——减少断电风险,调剂供需平衡; (3)可靠——根据不同“电源”的特点,合理调度电力.
答案: C
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练 随堂演练
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
来,农村进行电网改造,为减少远距离输电的损耗而降低电的
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: 输电导线上的功率损失计算公式为:ΔP=I2r=UP 2r=ΔUr 2,故只有 C 正确.
(2)若改用5 000 V高压输电,用户端利用n1∶n2=22∶1的 变压器降压,求用户得到的电压.
解析: (1)输电线上的电流强度为 I=UP=203×80103 A≈52.63 A 输电线路损耗的功率为: P 损=I2r=52.632×6 W≈16 620 W=16.62 kW 用户得到的电压为: U1=U-Ir=(380-52.63×6) V=64.22 V.
(2)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,可将输电线看做纯电 阻电路,ΔU=Ir、ΔP=I2r=ΔUr 2=ΔUI 等公式都成立.
