高中物理-選擇性必修2-第三章-4-電能的輸送

高中物理選擇性必修第二冊(cè)

人教版4電能的輸送1.了解交變電流從變電站到用戶的輸電過(guò)程。2.知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)輸電線上電能的損失與哪些因素有關(guān),理解高壓輸電的原理。3.知道遠(yuǎn)距離輸電線路的基本構(gòu)成,會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電線路進(jìn)行定量計(jì)算。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——①

電壓

和②

頻率

穩(wěn)定。3.經(jīng)濟(jì):輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低,③

電能

損耗少。1|輸送電能的基本要求2|降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1.由于輸電導(dǎo)線有電阻,在輸電過(guò)程中必有一部分電能要轉(zhuǎn)化成內(nèi)能而損失掉。設(shè)輸電導(dǎo)線中的電流為I,輸電導(dǎo)線的電阻為R,則輸電導(dǎo)線上的功率損失為ΔP=④

I2R

。2.減少輸電導(dǎo)線上的功率損失的兩個(gè)途徑(1)減小輸電導(dǎo)線的⑤

電阻

由電阻定律R=ρ

可知,距離一定,選用電阻率ρ小的材料制造導(dǎo)線、增大導(dǎo)線的橫截面積S可減小電阻。(2)減小輸電導(dǎo)線中的電流由P=UI可知,當(dāng)輸送功率P一定時(shí),升高電壓可以減小⑥

輸電電流

。易錯(cuò)警示(1)要準(zhǔn)確理解輸電線始端電壓U、線路上損失的電壓ΔU及輸電線的

末端電壓U'間的關(guān)系,即U=U'+ΔU。(2)千萬(wàn)不能用ΔP=

計(jì)算功率損失,因?yàn)閁不是輸電線電阻r上所分擔(dān)的電壓。3|電網(wǎng)供電1.遠(yuǎn)距離輸電的基本原理:在發(fā)電站內(nèi)用⑦

升壓

變壓器⑧

升壓

,然后進(jìn)行

遠(yuǎn)距離輸電,在用電區(qū)域通過(guò)⑨

降壓

變壓器降到所需的電壓。2.電網(wǎng):通過(guò)網(wǎng)狀的輸電線、變電站,將許多電廠和廣大用戶連接起來(lái),形成全國(guó)性

或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò),這就是電網(wǎng)。3.電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn)(1)降低一次能源的運(yùn)輸成本,獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。(2)可以減?、?/p>

斷電

的風(fēng)險(xiǎn),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。導(dǎo)師點(diǎn)睛

發(fā)電站一般建在靠近能源產(chǎn)地的地方,發(fā)電站的電一般是通過(guò)電網(wǎng)傳

輸?shù)?主要目的是調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡,保障供電質(zhì)量。提高輸電電壓是減少電能損失行之有效的辦法,因此,電能的輸送必須使用變壓器,先升壓后降壓,變成用戶需要的電壓即可使用。簡(jiǎn)單的高壓輸電模型如下: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)通過(guò)降壓變壓器降

到所需電壓。1.輸電線的電阻為r,輸送的電功率為P,輸電電壓為U,則用戶得到的功率為P-

r。

(√)2.一臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸出功率為1100kW,當(dāng)發(fā)電機(jī)接到輸電線路的電壓為11kV時(shí),輸

電導(dǎo)線上的電流為100A。

(√)3.在電能輸送過(guò)程中,若輸送的電功率和輸電電壓一定,使用同種材料制作的導(dǎo)線

時(shí),越細(xì)的導(dǎo)線損失的電壓越小。

(

?)4.遠(yuǎn)距離輸電,采用高壓輸電主要是為了使輸電過(guò)程更加安全。

(

?)遠(yuǎn)距離輸電,采用高壓輸電主要是為了減少輸電線路上電能的損失。5.遠(yuǎn)距離輸電,在輸送功率不變時(shí),提高輸送電壓,能減小輸電電流,提高輸電效率。

(√)6.遠(yuǎn)距離輸電,在輸送電壓一定時(shí),輸送的電功率越大,輸電過(guò)程中的電能損失越

少。

(

?)判斷正誤，正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“?”。1|輸電線上的電壓損失和功率損失情境

我們的生活離不開(kāi)電能,為了合理地利用可用來(lái)發(fā)電的自然資源,發(fā)電站要

建在靠近這些資源的地方。但是,用電的地方可能距離發(fā)電站很遠(yuǎn),因此常常需要

把電能輸送到遠(yuǎn)方。在公路旁、曠野上,堅(jiān)實(shí)的鋼架托著、吊著粗大的金屬線,仿

佛從天際而來(lái),向天際而去……,這些高壓輸電線上的輸電電壓有的高達(dá)1000kV。問(wèn)題1.遠(yuǎn)距離大功率輸電面臨的困難是什么?提示:在輸電線上有功率損失。2.為什么輸電線上有電能損失?提示:由于輸電線長(zhǎng),電阻大,當(dāng)電流通過(guò)輸電線時(shí),產(chǎn)生熱量,損失一部分電能。3.如何減少電能損失?提示:一是減小輸電線電阻,二是減小輸電線中的電流。4.采用高壓輸電能減少電能損失,是不是輸電電壓越高越好?為什么?提示:不是。輸電電壓越高,對(duì)輸電線路絕緣性能的要求越高,線路修建費(fèi)用就會(huì)增

多。實(shí)際輸送電能時(shí),要綜合考慮各種因素,如輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技

術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等,依照不同情況選擇合適的輸電電壓。5.若輸送的電功率為P,輸電電壓為U,輸電線的總長(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面積為S,電阻率為ρ,

則功率損失是多少?提示:輸電電流I=

,輸電線的電阻R=ρ

,則損失的功率P損=I2R=

·ρ

=

。輸電線上的電壓損失(1)電壓損失:輸電導(dǎo)線有電阻,電流通過(guò)輸電導(dǎo)線時(shí),會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落,致

使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低,這就是輸電線上的電壓損失。(2)減少電壓損失的兩種方法:一是減小輸電導(dǎo)線的電阻,二是減小輸電電流。輸電線上的功率損失1.功率損失的原因及計(jì)算(1)功率損失的原因:任何輸電線都有電阻,因此當(dāng)電流通過(guò)輸電線向遠(yuǎn)方輸送時(shí),輸

電線因有電阻而發(fā)熱。(2)功率損失的計(jì)算:ΔP=I2R,I為輸電線上的電流,R為輸電線電阻。2.減少功率損失的方法由ΔP=I2R可知,減小輸電線上功率損失的方法主要有兩種:減小輸電導(dǎo)線的電阻和

減小輸電導(dǎo)線中的電流。(1)減小輸電線的電阻R,由R=ρ

知:a.減小輸電線長(zhǎng)度l:由于輸電距離一定,所以在實(shí)際中不可能用減小l來(lái)減小R。b.減小電阻率ρ:目前一般用電阻率較小的銅或鋁作為導(dǎo)線材料,若使用電阻率更小

的金屬制作導(dǎo)線,如銀,成本太高。c.增大輸電導(dǎo)線的橫截面積S:這種方法要多耗費(fèi)金屬材料,增加成本,同時(shí)給輸電線

的架設(shè)帶來(lái)很大的困難。(2)減小輸電導(dǎo)線中的電流I,根據(jù)I=

知:a.減小輸送功率P:在實(shí)際中不能以用戶少用或不用電來(lái)達(dá)到減少損耗的目的,所以

不現(xiàn)實(shí)。b.提高輸電電壓U:在輸送功率P和輸電線電阻R一定的條件下,輸電電壓提高到原

來(lái)的n倍,根據(jù)ΔP=

·R知,輸電線上的功率損失將降為原來(lái)的

。根據(jù)以上分析可知,采用高壓輸電是減小輸電線上功率損失最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。輸電線路如圖所示基本關(guān)系1.功率關(guān)系:P1=P2,P3=P4,P2=P損+P3。2.電壓關(guān)系:

=

,

=

,U2=ΔU+U3。3.電流關(guān)系:

=

,

=

,I2=I3=I線。2|遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題4.輸電電流:I線=

=

=

。5.功率損失:P損=I線ΔU=