高中物理 第五章 交變電流 5 電能的輸送課件 新人教版選修3-2.ppt

自主學(xué)習(xí)·基礎(chǔ)知識,5 電能的輸送 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解交變電流從變電站到用戶的輸電過程.2.知道遠(yuǎn)距離輸電時輸電線上的損失與哪些因素有關(guān)，了解高壓輸電的道理(重點(diǎn))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(難點(diǎn)),合作探究·重難疑點(diǎn),解題技巧·素養(yǎng)培優(yōu),1輸送電能的基本要求 (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_和_穩(wěn)定 (3)經(jīng)濟(jì)：輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低，電能損耗少,電壓,頻率,2降低輸電損耗的兩個途徑 (1)輸電線上的功率損失P_，I為輸電電流，r為輸電線的電阻 (2)降低輸電損耗的兩個途徑,I2r,電阻,電流,電阻,電阻率小,橫截面積,電流,電壓,要減少輸電損失，既可以增加導(dǎo)線的橫截面積，又可以采用高壓輸電以減小輸電線的電流，為什么遠(yuǎn)距離輸電都要采用高壓輸電呢？,×,×,1遠(yuǎn)距離輸電基本原理：在發(fā)電站內(nèi)用_變壓器_，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),升壓,升壓,3電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn) 電網(wǎng)供電可以減小斷電的風(fēng)險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡，保障供電的質(zhì)量使用電網(wǎng)，可以根據(jù)_、水電、_的特點(diǎn)，合理地調(diào)度電力,火電,核電,為什么在用電高峰期家中的白熾燈燈光較暗？ 【提示】 用電高峰期高壓輸電線和變壓器到家庭的輸電線中電流較大，有較大的電壓損失，加在白熾燈上的電壓變低，達(dá)不到額定功率，因此白熾燈燈光較暗,1為減小遠(yuǎn)距離輸電的損失可采取增大輸送電流( ) 2在遠(yuǎn)距離輸電線上的功率損失與輸電線上電壓損失的平方成正比( ) 3采用電網(wǎng)送電可以降低一次能源的運(yùn)輸成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益( ),×,預(yù)習(xí)完成后，請把你認(rèn)為難以解決的問題記錄在下面的表格中,學(xué)生分組探究一 輸電線上的電壓損失和功率損失 第1步探究分層設(shè)問，破解疑難 圖5­5­1 假設(shè)兩條輸電線的總電阻為r，在如圖5­5­1所示的輸電示意圖中等效畫為r，輸送的功率為P，發(fā)電廠輸出的電壓為U1.,1輸電線上損失的電壓為多少？怎樣減小輸電線上損失的電壓呢？,2怎樣計算輸電線路損失的功率呢？如何減少輸電線路的功率損失呢？ 【提示】 輸電線路損失的功率PI2r，減小輸電線的電阻或輸電線中的電流可減少輸電線路的功率損失,第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 1電壓損失 輸電線始端電壓U與輸電線末端電壓U的差值UUUIR. 2功率損失 遠(yuǎn)距離輸電時，輸電線有電阻，電流的熱效應(yīng)引起功率損失，損失的電功率 (1)PI2R； (2)PIU；,I為輸電電流，R為輸電線的電阻，U為輸電線上損失的電壓,第3步例證典例印證，思維深化 (多選)(2014·蘭州鐵一中高二檢測)在遠(yuǎn)距離輸電時，輸送的電功率為P，輸送電壓為U，所用導(dǎo)線的電阻率為，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損失的電功率為P，用戶得到的電功率為P用，則P和P用的關(guān)系式正確的是( ),【思路點(diǎn)撥】 (1)“損失功率”是指輸電線上消耗的功率 (2)輸電導(dǎo)線的電阻是功率損失的原因所在,【答案】 BD,【答案】 D,2(多選)在如圖5­5­2所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有( ) 圖5­5­2 A升壓變壓器的輸出電壓增大 B降壓變壓器的輸出電壓增大 C輸電線上損耗的功率增大 D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大,【答案】 CD,學(xué)生分組探究二 遠(yuǎn)距離輸電電路分析 第1步探究分層設(shè)問，破解疑難 1當(dāng)輸電電壓提高時，就會減小輸電線上的電流，這是否與歐姆定律相矛盾？,2若升壓變壓器與降壓變壓器的匝數(shù)比恰好互為倒數(shù)關(guān)系，則升壓變壓器原線圈電壓U1與降壓變壓器副線圈電壓U2是否相等？ 【提示】 U1與U2不相等，由于在輸電過程中有損失，故U1U2.,第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 1遠(yuǎn)距離輸電電路圖：如圖5­5­3所示 圖5­5­3,2分析方法：分析三個回路，在每個回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個回路的電源 3運(yùn)用知識求解 (1)能量守恒：PU1I1U2I2P用戶P PIr P用戶U3I3U4I4. (2)電路知識：U2UU3 UI2r.,第3步例證典例印證，思維深化 (2014·濟(jì)寧高二檢測)水力發(fā)電具有防洪、防旱、減少污染多項功能，現(xiàn)在水力發(fā)電已經(jīng)成為我國的重要能源之一某小河水流量為40 m3/s，現(xiàn)欲在此河段安裝一臺發(fā)電功率為1 000千瓦的發(fā)電機(jī)發(fā)電,(1)設(shè)發(fā)電機(jī)輸出電壓為500 V，在輸送途中允許的電阻為5 ，允許損耗總功率的5%，則所用升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比應(yīng)是多少？ (2)若所用發(fā)電機(jī)總效率為50%，要使發(fā)電機(jī)能發(fā)揮它的最佳效能，則攔河壩至少要建多高？(g取10 m/s2),【答案】 (1)120 (2)5 m,1發(fā)電站的輸送功率取決于用戶消耗的功率，不是由發(fā)電站輸出的功率決定用戶和線路消耗的功率 2計算變壓器的匝數(shù)比，可利用電壓比計算，也可利用電流比計算，采用哪種方法，應(yīng)通過分析已知條件確定,第4步巧練精選習(xí)題，落實強(qiáng)化 1某水電站，用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500 km外的用戶，其輸出電功率是3×106 kW.現(xiàn)用500 kV電壓輸電，則下列說法正確的是( ) A輸電線上輸送的電流大小為2×105 A B輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV,C若改用5 kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108 kW D輸電線上損失的功率為PU2/r, U為輸電電壓，r為輸電線的電阻,【答案】 B,2一小型發(fā)電站通過升壓、降壓變壓器把電能輸給用戶已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是500 kW，端電壓為500 V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為15，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5 ，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，不計變壓器的能量損耗求： (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,【解析】 輸電線路原理圖如圖所示,【答案】 (1)2 500 V (2)60 kW (3)101 (4)440 kW,“輸送電壓”和“輸電線上的電壓”的辨析 正確區(qū)分“輸送電壓”和“輸電線上的電壓”是解決遠(yuǎn)距離輸電問題的關(guān)鍵,高壓輸電電壓為U，輸電線電阻為r，則下列說法正確的是( ) A若發(fā)電機(jī)輸出功率不變，使輸出電壓變大，則輸電線上損失的功率變小,【解析】 設(shè)發(fā)電機(jī)輸出功率為P，則PUI，使輸電電壓U增大，則輸電電流I減小又由輸電線上損失的功率PI2r得，輸電線上損失的功率減小，所以選項A正確 【答案】 A,再演練應(yīng)用 (多選)某發(fā)電廠通過遠(yuǎn)距離向某學(xué)校輸電，輸送的電功率為P，從發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線總電阻為r，當(dāng)輸電線的電阻和輸送的電功率不變時，則下列說法正確的是( ) A輸送的電壓越高，輸電線上的電流越大，輸電線路上損失的電壓越大 B輸電線路上損失的電壓與輸送電流成正比 C輸電線路上損失的功率跟輸送電流的平方成正比 D輸電導(dǎo)線總電阻r兩端的電壓等于輸送的電壓,輸電線路上損失的功率跟輸送電壓的平方成反比故C正確根據(jù)知U損IR知，輸電導(dǎo)線總電阻r兩端的電壓等于損失的電壓故D錯誤 【答案】 BC,