shantou物理選修第五章第五節(jié)電能的輸送課件

電能的輸送第五節(jié)秦山核電站內(nèi)蒙古準格爾熱電廠黃河小浪底水電站達板城風力發(fā)電站秦山核電站內(nèi)蒙古準格爾熱電廠達板城風力發(fā)電站三峽水電站秦山核電站內(nèi)蒙古準格爾熱電廠達板城風力發(fā)電站三峽水電站為了合理的利用能源,發(fā)電站要建在靠近這些能源的地方.而用電的地方卻很多,例如:有的地方離發(fā)電站很遠,因此需要把電能輸送到遠方,這就涉及電能的輸送問題．即:城市電能的輸送電能的輸送第五節(jié)1．電能輸送的優(yōu)點：2．輸送電能的基本要求：可靠：是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。電能通過輸電線就可以輸送到遠方．相對于煤炭、石油等能源的輸送需要大量的交通運載工具來說，“方便和節(jié)約”是它突出的優(yōu)點．保質(zhì)：就是保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟：是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小?？煽俊⒈Ｙ|(zhì)、經(jīng)濟．一、電能的輸送二、輸電的模型怎樣才能將電能由發(fā)電廠輸送到用戶呢？

思考：r輸電線輸電線電源用戶U送電源向外輸電時，其兩端的電壓即為輸送電壓。輸送電壓：電源對外發(fā)出的功率即輸送功率。

輸送功率：三、降低能耗的兩個途徑遠距離大功率輸電面臨的困難是什么？

思考：在輸電線上有功率損失。

1、輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達式是什么？討論與交流：輸電線上功率損失的主要原因是由于輸電線有電阻，會有一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能而損失掉。若輸電電流為I，輸電線的電阻為r，則功率損失為ΔP=I2r

若輸送的功率為P，輸電電壓為U，電線的總長度為L，橫截面積為S，電阻率為，則功率損失可表示為：

3、若采用減小導線電阻的方法，在輸電線長度一定的情況下，應采用什么措施？2、降低輸電損耗的途徑是什么？討論與交流：由ΔP=I2r可知：可減少功率損失。減少輸電線的電阻減少輸電線的電流（3）減少材料的電阻率ρ（1）減少輸電線的長度L（2）增加導線的橫截面積S由

可知：

把功率為220KW的電能用鋁導線輸送到10km以外的地方，要使功率損失為輸送功率的10%，用220V的電壓輸電，導線橫截面積大約為多少？（已知鋁的電阻率ρ=2.9×10-8Ω·m）做一做：（S=132cm2）在各種金屬中銀的電阻率最小，但價格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線，導線的橫截面積能否無限制地增大？想一想：

不能無限制地增大，因為這樣會多耗費金屬材料，同時輸電線太重不利于架線。

4、若采用減小導線中電流的方法，又應采用什么措施？討論與交流：減小輸送功率P

由P=IU可知：提高輸電電壓U可減小輸電電流。由于電站的裝機容量一定，因此電站向外輸送的電功率是一定的，即在實際中不能以用戶少用或不用電來減少輸電線上的功率損失。想一想：能否通過減小輸送功率來減小輸電電流？

把功率為22KW的電能用總電阻為2Ω的導線輸送到遠方的用戶，用220V的電壓輸電，導線損失的功率為多少？若改用22KV的電壓輸電，導線損失的功率又為多少？做一做：22KV輸電，損失的功率為220V輸電，損失的功率為

減小輸送電流的方法可以通過提高輸電電壓來實現(xiàn)?？偨Y(jié)：

5、哪種途徑對于降低輸電線路的損耗更有效？舉例說明。討論與交流：

由可知，在輸電電流一定的情況下，線路電阻減為原來的一半，線路損耗的功率減為原來的一半。在線路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，由可知：線路中電流減為原來的一半，而損耗的功率減為原來的四分之一。

采用高壓輸電是減小輸電線上功率損失的最有效、最經(jīng)濟的措施．造成電壓損失的因素:

四、輸電線上的電壓損耗的降低思考：在輸電過程中，電源輸送的電壓是否全部加在用戶上？r電源用戶U送U用U損（1）輸電線電阻造成電壓損失（2）輸電線的感抗和容抗造成電壓損失．(高中階段計算中只考慮輸電線電阻造成的電壓損失)如何減小電壓損失，保證輸電質(zhì)量呢？討論與交流：減少輸電線的電阻由可知：可減少電壓損失。減少輸電線的電流采用減小輸電線電阻能否有效降低電壓損失？想一想：采用增大輸電導線的面積來減小電阻，對低壓照明電路有效，在高壓線路中因感抗、容抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大，故這種方法對高壓輸電來說效果不佳。五、高壓輸電

從上述分析可知：無論是從減小輸電線中的功率損失還是減小電壓損失方面看，在輸電過程中都需要提高電壓，減小輸電電流，但大型發(fā)電機發(fā)出的電壓不符合遠距離輸電的要求，怎么辦？而到達目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？你能設(shè)計一個高壓輸電模型嗎？做一做：發(fā)電站用戶交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié)

發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電降壓變壓器用戶遠距離輸電過程示意圖

1、在高壓輸電三個回路中，各部分的功率、電壓和電流關(guān)系如何？探究與交流：14223UUUURIF用線

rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4功率關(guān)系：電壓關(guān)系：電流關(guān)系：

2、在高壓輸電模型中，設(shè)發(fā)電機的輸出功率為P，輸送電壓為U1，輸電線的電阻r，升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)分別為n1，n2，降壓變壓器原副線圈分別為n3，n4，你能算出線路中損失的功率和電壓嗎？用戶得到的功率和電壓分別是多少？探究與交流：14223UUUURIF用線

rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4在發(fā)電機與升壓變壓器原線圈組成的回路中由輸電線上用戶得到的功率損失的電壓

1、根據(jù)上述結(jié)果高壓輸電能否真的有效降低能量損耗及電壓損耗？2、是不是輸電電壓越高越好？為什么？討論與交流：

1、由及可知：電壓越高，功率和電壓損失確實越小，可以有效降低能耗和電壓損耗。

2、不是。電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠近、技術(shù)和經(jīng)濟要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。閱讀與思考：1、常用的輸電模式有幾種？各是什么？2、我國遠距離輸電采用的電壓有哪幾種？低壓輸電：輸電功率為100kW以下，距離為幾百米以內(nèi)，一般采用220V的電壓輸電。高壓輸電：輸電功率為幾千千瓦到幾萬千瓦，距離為幾十千米到幾百千米，一般采用35kV或110kV的電壓輸電。超高壓輸電：輸電功率為10萬千瓦以上，距離為幾百千米，必須采用220kV或更高的電壓輸電。有110kV、220kV、330kV，輸電干線采用500kV超高壓，西北電網(wǎng)的電壓甚至達到750kV。采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點是什么？六、電網(wǎng)供電閱讀與思考：可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟效益。同時，電網(wǎng)可以減少斷電的風險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。遠距離輸電示意圖

1、遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)點是（）

A．可節(jié)省輸電線的銅材料

B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率

C．可減少輸電線上的能量損耗

D．可加快輸電的速度C課堂練習：

2．在遠距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是（）

A．使輸電線粗一些。

B．減短輸電線長度。

C．減少通電時間。

D．采用高壓輸電。D課堂練習：

3．遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓提高到原來的n倍，則下列說法中正確的是（）

A．輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼膎倍

B．輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼?/n2C．輸電線上的電功率損失變?yōu)樵瓉淼?/nD．若輸電線上的電功率損失不變，輸電線路長度可變?yōu)樵瓉淼膎2倍D課堂練習：

4．下列關(guān)于減小遠距離輸電導線上熱損耗的說法中，正確的是（）

A．因為熱功率

，所以應降低輸送電壓，增大輸電導線電阻，才能減小輸電導線上的熱損耗。

B．因為熱功率P=IU，所以應采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導線上的熱損耗。

C．因為熱功率P=I2R，所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導線上的熱損耗。

D．以上說法均不正確。C課堂練習：

5．發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學校的輸電導線的總電阻為R，通過導線的電流為I，學校得到的電壓為U2，則輸電導線上損耗的功率可表示為（）BCD課堂練習：A． B．C．I2R D．I（U1-U2）

6、某交流發(fā)電機輸出功率為5×105W，輸出電壓為U=1.0×103V，假如輸電線的總電阻R=10Ω，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%，用戶使用電壓U=380