3.4電能的輸送課件-高二下學期物理人教版選擇性

第4節(jié)

電能的輸送第三章交變電流人們常把各種形式能先轉(zhuǎn)化為電能再進行傳輸，這是因為電能可以通過電網(wǎng)來傳輸。那么電能在由電廠傳輸給用戶過程中要考慮什么問題？這節(jié)課我們學習電能的輸送。1.知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點，知道輸電過程，了解遠距離輸電的原理。2.知道輸電線上的功率損失和減少功率損失的途徑。3.理解遠距離輸電要用高壓。理解高壓輸電過程中電壓、電流及功率的關系，能夠正確分析相關問題及電網(wǎng)輸電過程。知識點一：電能的輸送的優(yōu)點和基本要求1.電能的突出優(yōu)點用導線把電源和用電設備連起來，就可以輸送電能了，便于遠距離輸送。2.輸送電能的基本要求輸送電能的基本要求是可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟。①可靠：保證供電線路可靠地工作，少有故障。②保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量—電壓和頻率穩(wěn)定。③經(jīng)濟：輸電線路建造和運行的成本低，電能損耗小。那么，怎樣在輸電過程中減少電能的損失呢？知識點二：降低輸電損耗的兩個途徑1.減少輸電損耗的途徑設輸電電流為I，輸電線的電阻為r，則輸電線上的功率損失為P損=I2r，因此，有兩個途徑能減少輸電損失。（1）減小輸電線電阻①選用電阻率小的金屬材料，例如銅、鋁來制造輸電線。②減小輸電線的長度L（不可行）。電阻的定義公式：③增大橫截面積S過粗的導線會耗費太多的金屬材料，而且輸電線太重、太粗也給鋪設工程帶來困難。甲輸電線乙輸電線截面（2）減小輸電線中的電流思考與討論：假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導線的總電阻是r。發(fā)電廠用戶IrU

輸電電路圖①怎樣計算輸電線路損失的功率？輸電線路損失的功率P損=I2r。②在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？由P損=I2r，可知，I一定時，r減為原來的一半，P損減為原來的二分之一；當r一定時，I減為原來的一半，P損減為原來的四分之一。③通過第2步的兩項計算，你認為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更有效？通過第2步的兩項計算可知，減小電流對于降低輸電線路的損耗更有效。

2.減少電能損失的最有效的辦法：高壓輸電

3.我國的輸電電壓（1）我國遠距離輸電采用的電壓有110kV、220kV、330kV的高壓。（2）輸電干線采用500kV和750kV的超高壓，（3）西北電網(wǎng)達到1100kV的特高壓。注意：電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設費用越高。還有對電線絕緣的要求就越高，不經(jīng)濟。所以要綜合考慮各種因素。1．(多選)遠距離輸送交流電都采用高壓輸電，我國正在研究用比330kV高得多的電壓進行輸電，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失D．可加快輸電的速度AC練一練知識點三：電網(wǎng)供電1.輸電電路的構(gòu)成：發(fā)電機組、升壓變壓器、輸電導線、降壓變壓器、用電器。發(fā)電機組變壓器輸電導線幾百千伏發(fā)電站升壓變壓器長距離輸電線路一次高壓變電站降到100kV左右二次高壓變電站降到10kV左右工廠低壓變電站降到220V/380V其它用戶10kV

輸電過程示意圖2.輸電過程3.輸電電路原理圖U1U4U2U3用戶I2Fr線I1

I3I4n1<n2升壓變壓器P1P2P3P4發(fā)電機n3>n4降壓變壓器（1）功率關系P1=P2

P2=P損+P3=I2r線+P3P3=P4U1U4U2U3用戶I2Fr線I1

I3I4n1<n2升壓變壓器P1P2P3P4發(fā)電機n3>n4降壓變壓器（2）電壓關系U3=U2-U損=U2-I2r線（3）電流的關系I3=I24.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，這就是電網(wǎng)。思考討論：現(xiàn)在世界各國都不采用一個電廠與一批用戶的“一對一”的供電方式，而是采用電網(wǎng)送電有什么好處？①降低一次能源的運輸成本，獲得最大的經(jīng)濟效益；②減小斷電的風險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡；③合理地調(diào)度電力，使電力的供應更加可靠，質(zhì)量更高。STSE輸電技術(shù)的發(fā)展1882年，愛迪生在美國修建了第一個電力照明系統(tǒng)；每隔3km左右就要建立一個發(fā)電廠，否則燈泡因電壓過低而不能發(fā)光；一個法國工程師修建了第一條遠距離輸電電路，將一個水電站發(fā)出的電送到57km之外的慕尼黑；1891年，德國建成170km的1530kV的高壓輸電線路，效率高達70%~80%。1893年，國修建尼亞加拉水電站時，經(jīng)過反復論證，決定采用交流供電系統(tǒng)。1909~1912年，美國、德國建造100kV的高壓輸電線路，從此高壓輸電技術(shù)迅速普及?，F(xiàn)代的供電系統(tǒng)是把許多電站連成一個電網(wǎng)，要使電網(wǎng)內(nèi)的許多發(fā)電機同步運行，技術(shù)上有一定困難。為了減少感抗和容抗，在輸電這個環(huán)節(jié)可以使用直流，但發(fā)電機產(chǎn)生的仍是交流，用戶使用的也主要是交流現(xiàn)代，直流輸電技術(shù)。在送電端有專用的“整流”設備將交流變換為直流，在用戶端也有專用的“逆變”設備再將直流變換為交流。1.超導材料電阻降為零的溫度稱為臨界溫度。1987年我國科學家制成了臨界溫度為90K的高溫超導材料，利用超導材料零電阻的性質(zhì)，可實現(xiàn)無損耗輸電?，F(xiàn)有一直流電路，輸電線的總電阻為0.4Ω，它提供給用電器的電功率為40kW，電壓為800V。如果用臨界溫度以下的超導電纜替代原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，那么節(jié)約的電功率為（）A．1kW B．1.6×103kWC．1.6kW D．10kW練一練A

D3.圖甲為遠距離輸電示意圖，理想升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶1000，理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1000∶1，輸電線的總電阻為1000Ω，若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，用戶端電壓為220V。下列說法正確的是()A．輸電線中的電流為3AB．電站輸出的功率為7500kW