廣西專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第3章交變電流4電能的輸送課件新人教版選擇性必修第二冊

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電能的輸送課前·基礎(chǔ)認(rèn)知課堂·重難突破素養(yǎng)·目標(biāo)定位隨堂訓(xùn)練素養(yǎng)·目標(biāo)定位目

標(biāo)

素

養(yǎng)1.知道電能輸送的基本要求及電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)。2.知道遠(yuǎn)距離輸電時輸電線的損失與哪些因素有關(guān),理解高壓輸電的道理。3.知道遠(yuǎn)距離輸電線路的基本構(gòu)成,會對簡單的遠(yuǎn)距離輸電線路進(jìn)行定量計算。知

識

概

覽課前·基礎(chǔ)認(rèn)知一、降低輸電損耗的兩個途徑1.輸送電能的基本要求。(1)可靠:指保證供電線路可靠地工作,故障少。(2)保質(zhì):保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定。(3)經(jīng)濟(jì):指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低,電能損耗少。2.降低輸電損耗的兩個途徑。(1)損耗原因:設(shè)輸電電流為I,輸電線的電阻為r,則輸電線上的功率損失為P=I2r。(2)減少損耗的途徑:①減小輸電線的電阻。②減小輸電導(dǎo)線中的電流。3.高壓輸電。(1)采用高壓輸電的原因:輸電功率P=UI,在輸送功率一定的情況下,提高輸電電壓,可減小輸電電流,從而減少輸電線上的功率損失。(2)輸電電壓并不是越高越好。電壓越高,對輸電線路絕緣性能和變壓器的要求就越高,線路修建費(fèi)用會增多。(3)實際輸送電能時要綜合考慮輸送功率、距離、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等,選擇合適的電壓。微判斷(1)僅僅從減少能量損失的角度看,輸送功率一定的情況下,輸電電壓越高,損失的能量越少。(

)(2)在輸送功率和輸電電壓一定、使用同種材料的導(dǎo)線時,越粗的導(dǎo)線損失的電壓越小。(

)(3)從發(fā)電廠發(fā)出的電輸送到用戶均需要采用高壓輸電。(

)(4)遠(yuǎn)距離輸電時,若升壓變壓器匝數(shù)比為1∶n,降壓變壓器匝數(shù)比為n∶1,則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等。(

)√√××二、電網(wǎng)供電1.遠(yuǎn)距離輸電基本原理。在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓,然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,在用電區(qū)域通過降壓變壓器降到所需的電壓。2.電網(wǎng)。通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站,將許多電廠和廣大用戶連接起來,形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。3.電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn)。(1)降低一次能源的運(yùn)輸成本,獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。(2)減少斷電的風(fēng)險,調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡,保障供電的質(zhì)量。(3)合理調(diào)度電力,使電力的供應(yīng)更加可靠,質(zhì)量更高。微思考

超導(dǎo)材料,是指在一定的低溫條件下電阻等于零以及排斥磁力線的材料?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有28種元素和幾千種合金及化合物可以成為超導(dǎo)體。零電阻超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)態(tài)時電阻為零,能夠無損耗地傳輸電能。利用超導(dǎo)線輸電可以很大程度地減少輸電損耗,從輸送電能的要求分析,我國現(xiàn)在為什么不大規(guī)模使用超導(dǎo)線輸電?提示:利用超導(dǎo)線輸電,材料比較貴重,不經(jīng)濟(jì),技術(shù)要求也比較高,所以現(xiàn)在我國不能大規(guī)模使用。課堂·重難突破遠(yuǎn)距離輸電重難歸納1.遠(yuǎn)距離輸電的幾個基本關(guān)系式。用U1和U2兩種電壓通過相同長度和材料的導(dǎo)線輸電,若輸送的電功率相等,在輸電導(dǎo)線上損失的電功率也相同,則在兩種情況下輸電導(dǎo)線截面積之比S1∶S2為多少?典例剖析【例題】某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向R0=11Ω的純電阻用電器供電。已知輸電線的總電阻R=10Ω,T2的原、副線圈匝數(shù)比為4∶1,用電器兩端的電壓為u=220

sin100πt(V),將T1、T2均視為理想變壓器。下列說法正確的是(

)A.降壓變壓器的輸入功率為4400WB.升壓變壓器中電流的頻率為100HzC.輸電線消耗的功率為500WD.當(dāng)用電器的電阻減小時,輸電線消耗的功率減小答案:A特別提醒處理遠(yuǎn)距離輸電的方法技巧:(1)畫好一張圖——遠(yuǎn)距離輸電示意圖;(2)抓住電兩端——發(fā)電站和用戶;(3)分析一條線——輸電線;(4)研究兩次變——升壓變壓器升壓和降壓變壓器降壓;(5)區(qū)分三個量——輸送電壓(功率)、損失電壓(功率)、用戶電壓(功率)。學(xué)以致用某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500V,輸出的電功率為50kW,用電阻為3Ω的輸電線向遠(yuǎn)處送電,要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%,則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器,到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶使用(兩個變壓器均為理想變壓器)。對整個送電過程,下列說法正確的是(

)A.輸電線上損失的功率為300WB.升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100C.輸電線上的電流為100AD.降壓變壓器的輸入電壓為4700V答案:A隨堂訓(xùn)練1.下圖是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,下列說法正確的是(

)A.a是升壓變壓器,b是降壓變壓器B.a是降壓變壓器,b是升壓變壓器C.a的輸出電壓等于b的輸入電壓D.a的輸出電壓等于輸電線上損失的電壓答案:A解析:遠(yuǎn)距離輸電先升壓,后降壓,選項A正確,B錯誤。由于輸電線上有電壓損失,故a的輸出電壓等于b的輸入電壓與輸電線上損失的電壓之和,選項C、D錯誤。2.隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對能源的需求也日益擴(kuò)大,節(jié)能變得越來越重要。某發(fā)電廠采用升壓變壓器向某一特定用戶供電,用戶通過降壓變壓器用電。若發(fā)電廠輸出電壓為

U1,輸電導(dǎo)線總電阻為R,在某一時段用戶需求的電功率為P0,用戶的用電器正常工作的電壓為U2。在滿足用戶正常用電的情況下,下列說法正確的是(

)A.輸電線上損失的功率為B.輸電線上損失的功率為C.若要減少輸電線上損失的功率,可以采用更高的電壓輸電D.采用更高的電壓輸電會降低輸電的效率答案:C解析:設(shè)發(fā)電廠輸出功率為P,則輸電線上損失的功率ΔP=P-P0,ΔP=I2R=

,選項A、B錯誤。采用更高的電壓輸電,可以減小輸電導(dǎo)線中的電流,故可以減少輸電線上損失的功率,選項C正確。采用更高的電壓輸電,輸電線上損失的功率減少,可提高輸電的效率,選項D錯誤。3.輸電導(dǎo)線的電阻為R,輸送電功率為P?，F(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來輸電,則兩次輸電線上損失的功率之比為(

)答案:C4.發(fā)電廠的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至用戶間輸電導(dǎo)線的總電阻為R,通過導(dǎo)線的電流為I,用戶得到的電壓為U2,則下列輸電導(dǎo)線上損耗功率的表達(dá)式錯誤的是(

)答案:C解析:發(fā)電廠的輸出電壓為U1,用戶得到的電壓為U2,則輸電線上的電壓損失ΔU=U1-U2,輸電線上損失的功率為P損=ΔUI=I(U1-U2)或

,故選項A、D正確。因為輸電線上的電流為I,則輸電線上損失的功率P損=I2R,故選項B正確,C錯誤。5.某交流發(fā)電機(jī)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用戶=380V。(1)畫出輸