高二物理選修3-2-5-5電能的輸送-LI

高二物理(wùlǐ)選修3-2-5-5電能的輸送-LI第一頁，共29頁。課堂(kètáng)引入為了合理利用能源，發(fā)電廠要建在靠近能源的地方，而用電的地方卻分布很廣，大局部地方離發(fā)電廠很遠(yuǎn)，故需要把電能輸送(shūsònɡ)到很遠(yuǎn)的地方——遠(yuǎn)距離輸電。而在遠(yuǎn)距離輸電中，面臨的就是如何輸送(shūsònɡ)電能？如何減少損耗節(jié)約電能？等問題。第二頁，共29頁。輸送電能的根本要求：可靠(kěkào)、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)可靠：是指保證(bǎozhèng)供電線路可靠地工作,少有故障和停電保質(zhì)(bǎozhì)：是指保證電能的質(zhì)量,即電壓和頻率穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)：是指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低,電能損耗小【遠(yuǎn)距離輸電面臨的問題】“西電東送〞，我國東西部距離遠(yuǎn)達(dá)數(shù)千公里，輸電線上的電阻肯定很大，輸電過程中的必然有損耗輸電線上的功率損失輸電線上的電壓損失第三頁，共29頁。1、為什么輸電線上有電能(diànnéng)損失?由于(yóuyú)輸電線長，電阻大，當(dāng)電流通過輸電線時，產(chǎn)生熱量Q，損失一局部電能，同時輸電線上有電壓降，故又損失一局部電壓.一、輸電線上的功率(gōnglǜ)損失第四頁，共29頁。(1)減小導(dǎo)線(dǎoxiàn)電阻2、如何(rúhé)減少電能損失?(2)減小輸電線中的電流(diànliú)第五頁，共29頁。由電阻(diànzǔ)定律知(1)減小導(dǎo)線(dǎoxiàn)電阻①減小材料(cáiliào)的電阻率ρ.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.②減小輸電線的長度L不可行,因?yàn)橐ＷC輸電距離.③增加導(dǎo)線的橫截面積.可適當(dāng)增大橫截面積.太粗不可能,既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難.方法第六頁，共29頁。(2)減小輸電線中的電流(diànliú)思考(sīkǎo)與討論1.怎樣(zěnyàng)計算輸電線路損失的功率?2.在輸電電流一定的情況下,如果線路的電阻減為原來的1/100,線路上損失的功率減為原來的1/?在線路電阻一定的情況下,如果輸電電流減為原來的1/100,線路上損失的功率減為原來的1/?第七頁，共29頁。3.哪個(nǎge)途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效?4.怎樣(zěnyàng)計算用戶消耗的功率P?5.在保證用戶(yònghù)的電功率的前提下,怎樣才能減小輸電電流?損輸送用戶PPP-=第八頁，共29頁。二、輸電線路上(lùshɑng)的電壓損失１、電壓(diànyā)損失：輸電線路始端電壓(diànyā)U跟末端電壓(diànyā)U’的差值，稱為輸電線路上的電壓(diànyā)損失，U＝U－U’，如下圖：UUU’2、造成電壓損失的因素(yīnsù)〔1〕輸電線電阻造成電壓損失U＝Ir．〔2〕輸電線的感抗和容抗造成電壓損失．以后在計算時只考慮輸電線電阻所造成的電壓損失第九頁，共29頁。3．減小輸電線路上電壓損失的方法（1）減小輸電線電阻r

用增大輸電導(dǎo)線的截面積來減小電阻對低壓照明電路有效，對高壓輸電線路效果不佳．（2）減小輸電電流I

在輸送電功率不變的前提下，提高輸電電壓是有效的措施．U＝Ir不可行(kěxíng)高壓(gāoyā)輸電既能減小功率損失，又能減小電壓損失，但在實(shí)際輸送電能時，還需綜合考慮各種因素，依照不同的情況，選擇適宜的輸電電壓．第十頁，共29頁。實(shí)際生活(shēnghuó)中的遠(yuǎn)距離輸電我國目前采用(cǎiyòng)的遠(yuǎn)距離輸電方式：110kv220kv330kv500kv第十一頁，共29頁。練習(xí)：輸送(shūsònɡ)10kw的電功率，采用400V的電壓輸電，輸電線的總電阻為10Ω，求(1)輸電線中的電流?輸電線中損失的電壓?用戶得到的電壓?(1)25A250V150V(2)6250W3750W(2)輸電線損失(sǔnshī)的功率?用戶得到的功率?(3)如果采用4000V電壓輸電，輸電線損失的功率(gōnglǜ)?用戶得到的功率(gōnglǜ)?提高輸電電壓,是減少電能損失的最有效的方法第十二頁，共29頁。第十三頁，共29頁。第十四頁，共29頁。交流高壓(gāoyā)輸電的根本環(huán)節(jié)發(fā)電站升壓變壓器高壓輸電線降壓變壓器用戶發(fā)電站→升壓變壓器→高壓(gāoyā)輸電線→降壓變壓器→用電單位第十五頁，共29頁。U1U2U3

U4發(fā)電機(jī)升壓(shēnɡyā)變壓器高壓輸電(shūdiàn)線路降壓(jiànɡyā)變壓器用電器

交流高壓輸電根本環(huán)節(jié)示意圖第十六頁，共29頁。14223UUUURIF用線

rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓(shēnɡyā)變壓器降壓(jiànɡyā)變壓器1、功率(gōnglǜ)關(guān)系：2、電壓關(guān)系：①升壓變壓器：P1=P2②降壓變壓器：P3=P4③傳輸過程：P2=Pr+P3①升壓變壓器：②降壓變壓器：③傳輸過程：第十七頁，共29頁。14223UUUURIF用線

rI1I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓(shēnɡyā)變壓器降壓(jiànɡyā)變壓器3、電流(diànliú)關(guān)系：③傳輸過程：②降壓變壓器：①升壓變壓器：4、輸電導(dǎo)線上損耗的功率：第十八頁，共29頁。1.發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為R,通過導(dǎo)線的電流為I,學(xué)校輸入電壓為U2,以下4個計算輸電線損耗的式子(shìzi)中，不正確的選項(xiàng)是()A、B、C、D、課堂練習(xí)A第十九頁，共29頁。遠(yuǎn)距離輸電(shūdiàn)示意圖第二十頁，共29頁。是不是輸電(shūdiàn)電壓越高越好?電壓越高，對輸電線路(xiànlù)和變壓器的要求越高，建設(shè)費(fèi)用越高。遠(yuǎn)距離輸電(shūdiàn)我國常用的遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有110kV、220kV、330kV，輸電干線采用500kV的超高壓，西北電網(wǎng)到達(dá)750kV。思考輸電線上的電壓損失，除了與輸電線的電阻有關(guān)，還與感抗和容抗有關(guān)。當(dāng)輸電線路電壓較高、導(dǎo)線截面積較大時，電抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大。第二十一頁，共29頁。三、電網(wǎng)(diànwǎng)供電采用電網(wǎng)(diànwǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)：可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組,降低一次能源的輸送(shūsònɡ)本錢,獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益.同時,電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險,調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡,保障供電質(zhì)量.通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站,將許多電廠和廣闊用戶連接起來,形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò),這就是電網(wǎng).第二十二頁，共29頁。2、一小型(xiǎoxíng)發(fā)電站通過升壓,降壓變壓器把電能輸給用戶.發(fā)電機(jī)的輸出功率是500kW,端電壓為500V,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5,兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5Ω,降壓變壓器的輸出電壓為220V,不計變壓器的損耗.求：(1)升壓變壓器的副線圈兩端電壓；(2)輸電導(dǎo)線上的功率(gōnglǜ)損失；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(4)用戶得到的功率(gōnglǜ)。440kW2500V60kW10:1課堂練習(xí)第二十三頁，共29頁。3、某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5×105W，輸出電壓為1.0×103V，假設(shè)輸電(shūdiàn)線的總電阻10Ω，在輸電(shūdiàn)線上損失的電功率等于輸電(shūdiàn)功率的5%，用戶使用電壓380V(1)畫出輸電線路的示意圖(標(biāo)明各局部(júbù)的符號)14223UUUURIF用線

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I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器降壓變壓器第二十四頁，共29頁。14223UUUURIF用線

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I3I4n1n2n3n4P1P2P3P4升壓變壓器降壓變壓器(2)所用(suǒyònɡ)升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少?(使用的是理想變壓器)1:1025:13、某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5×105W，輸出電壓(diànyā)為1.0×103V，假設(shè)輸電線的總電阻10Ω，在輸電線上損失