人教版 (2019)選擇性必修 第二冊4 電能的輸送完整版ppt課件

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3.4 電能的輸送
人教版高中物理選修二
目錄
大亞灣核電站
秦山核電站
三峽水電站
新疆風力發(fā)電
新知導入
為了合理利用能源,發(fā)電站要建在靠近這些能源地方：
火力發(fā)電站
風力發(fā)電站
水利發(fā)電站
新知導入
用電的地方卻分布很廣:
新知導入
我國很多發(fā)電廠建在能源聚集的西部地區(qū),而用電量大的城市多在東部沿海地區(qū)。從發(fā)電廠到用電量大的區(qū)域的遠距離輸電中，如何減少電能的損耗？
新知導入
新知導入
保證供電線路可靠地工作，故障少
輸電線路建造和運行費用低，電能損耗少
保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定
各種用電設(shè)備都是按照一定的工作電壓設(shè)計的，電壓過低或過高，用電器都不能正常工作，甚至會造成損壞。使用交流的用電器還要求頻率穩(wěn)定。
新知探究
交流直流輸電之爭
　1882年愛迪生電氣照明公司在倫敦建立了第一座發(fā)電站，安裝了三臺110伏“巨漢”號直流發(fā)電機，這是愛迪生于1880年研制的，這種發(fā)電機可以為1500個16瓦的白熾燈供電。
　　美國發(fā)明家威斯汀豪斯 組建了自己的電氣公司，致力于推廣交流輸電。
VS
新知探究
二、降低輸電損耗的兩個途徑
P損＝I2r
輸電線上的功率損失：
新知探究
（1）減小輸電線的電阻
根據(jù)電阻定律，
? ：選用電阻率小的金屬材料
L：輸電距離一定
S：適當增大導線的橫截面積
二、降低輸電損耗的兩個途徑
新知探究
【例題1】把功率為200 kW的電能用鋁線送到10 km外的地方，如果用220 V的電壓輸電，并且使功率損失為輸送功率的10%，鋁線的橫截面積應(yīng)為多大？（已知：鋁的電阻率2.9×10-8 Ω ?m）
輸送功率200 kW指的是什么功率？
輸送功率 P=P損+P用
輸電電壓 U=U線+U用
輸電電壓220 V是誰兩端的電壓？
?
?
?
?
導線橫截面積的增加是有一定限度的。過粗的導線會耗費太多的金屬材料，而且輸電線太重、太粗會給鋪設(shè)工作帶來困難，不滿足“經(jīng)濟”的要求。
?
解析：
新知應(yīng)用
1.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?2.通過第2步的兩項計算，你認為哪個途徑對于降低輸電 線路的損耗更為有效?3.怎樣計算用戶消耗的功率P?4.在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？
因為：P損=I2r
1.電阻減半：
2.減少電流對降低損耗更有效
電流減半：
3.P=P損+P用
P用=P-P損
P用=UI-I2r
4.要想在用戶得到的功率不變的前提下降低電流I，那就要提高輸送電壓U。
新知應(yīng)用
（2）減小輸電導線中的電流——提高輸送電壓U（高壓輸電）
P用=UI-I2r
P損=I2r
P=UI
，P損變?yōu)?/n2 。
U提高n倍
，I降低為1/n
，p不變
依照不同情況（距離遠近、輸送功率大小等）選擇合適的輸電電壓。 目前我國遠距離輸電采用的電壓有110 kV、220 kV、330 kV，輸電干線已經(jīng)采用500 kV 和750 kV 的超高壓，西北電網(wǎng)甚至達到1 100 kV 的特高壓。
二、降低輸電損耗的兩個途徑
新知探究
解析：
【例題2】中國已投產(chǎn)運行的1 000 kV特高壓輸電，是目前世界上電壓最高的輸電工程．假設(shè)甲、乙兩地原來用500 kV的超高壓輸電，在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1 000 kV特高壓輸電，不考慮其他因素的影響．則(　　)A．輸電電流變?yōu)樵瓉淼?倍 B．輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼?倍C．輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼?/2 D．輸電線上損耗的電功率將變?yōu)樵瓉淼?/2
C
新知應(yīng)用
三、電網(wǎng)供電
1.電能輸送的基本模型
升壓變壓器
降壓變壓器
新知探究
1.電能輸送的基本模型
升壓變壓器
降壓變壓器
三、電網(wǎng)供電
新知探究
新知探究
新知探究
新知探究
新知探究
遠距離輸電原理圖
升壓變壓器
降壓變壓器
新知探究
交流高壓輸電的基本環(huán)節(jié)
新知探究
10千伏
幾百千伏
100千伏左右
10千伏左右
220伏
發(fā)電機和變壓器∶ 決定電壓
用戶∶決定功率和電流
缺陷：產(chǎn)能浪費
2.一對一供電
三、電網(wǎng)供電
新知探究
3.電網(wǎng)供電
優(yōu)點：合理調(diào)度電力，減少斷電風險
我國的電網(wǎng)：國家電網(wǎng)和南方電網(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
三、電網(wǎng)供電
新知探究
發(fā)電站
用戶
電壓關(guān)系：　U1：U2= n1：n2 　 U3：U4= n3：n4 U2= U損+ U3電流關(guān)系：　I1：I2＝n2 : n1　　　　　 I3：I4＝n4 : n3 　　 I2 = I3功率關(guān)系： P1=P2 　　　　　 P2=P3+P損 　　 P3=P4
4.輸電線路中的參量關(guān)系
三、電網(wǎng)供電
新知探究
輸送距離
送電電壓
送電方式
100KW以下
幾百米以內(nèi)
220V
低壓送電
幾千千瓦～幾萬千瓦
幾十千米～上百千米
35kv或者110kv
高壓送電
10萬千瓦以上
幾百千米以上
220kv或更高
超高壓送電
輸送功率
我國目前采用的遠距離輸電方式：　110kv 220kv 330kv 500kv
新知探究
是不是輸電電壓越高越好？
電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費用越高。實際輸送電能時，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠近、技術(shù)和經(jīng)濟要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。
新知探究
減小輸電線的電阻減小輸電導線中的電流：提高輸電電壓（有效途徑）
降低輸電損耗兩個途徑
電能輸送的基本模型
“多對多”的模式輸電技術(shù)的發(fā)展：直流高壓輸電
電網(wǎng)供電
高壓輸電
課　堂　小　結(jié)
課堂小結(jié)
1、在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，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U1和輸電線上的電阻R均保持不變。隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有（　　）A.升壓變壓器的輸出電壓U2增大B.降壓變壓器的輸出電壓U4增大C.輸電線上損耗的功率減小D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大
D
新知鞏固
2、從發(fā)電站輸出的功率為200kW，輸電線的總電阻為0.05?，用110V和11kV兩種電壓輸電。試估算兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失。
解析：
輸電電壓為U1=110V時，輸電電流I1,有
電壓損失
輸電電壓為U2=11kV時，輸電電流I2,有
電壓損失
損失功率P=200kW
新知鞏固
3、某個小水電站發(fā)電機的輸出功率為100kW，發(fā)電機的電壓為250V。通過升壓變壓器升高電壓后向遠處輸電，輸電線總電阻為8?，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220V。要求在輸電線上損失的功率控制位5kW（即用戶得到的功率為95kW）。請你設(shè)計兩個變壓器的匝數(shù)比。為此，請你計算：
（1）降壓變壓器輸出的電流是多少？輸電線上的電流是多少？
解析：
新知鞏固
（2）輸電線上損失的電壓是多少？升壓變壓器輸出的電壓是多少？
解析：
新知鞏固
（3）兩個變壓器的匝數(shù)比等于多少？
解析：
新知鞏固
1.輸電導線的功率損失分析：減小電阻(受條件制約)高電壓輸電(應(yīng)用廣泛)P損=I2R=P 2R線/U 2送2 .簡單輸送電路的計算和步驟：畫出供電圖以變壓器鐵心為界線分出各個回路,各回路可獨立運用歐姆定律分析.各回路間通過線圈匝數(shù)比與電壓比和電流比的關(guān)系,總功率不變等聯(lián)系求解。
課堂小結(jié)
1．發(fā)電廠電機的輸出電壓為U1,,發(fā)電廠至學校的的輸電導線總電阻為R通過導線的電流為I,學校得到的電壓為U2，則輸電導線上損耗的功率可表示為：　A．U12/R　　 B．(U1-U2)2/R 　　　C．I2R D．(U1-U2)I
新知鞏固
2．一小型水力發(fā)電站，水流量為1m3/S,落差為5m，發(fā)電機的總效率為50％,輸出電壓為350V,輸電線總電阻為4Ω，為了使輸電線損耗功率為發(fā)電機輸出功率的5％,需要安裝升壓變壓器，用戶需要電壓為220V，所以到用戶需要裝降壓變壓器(g取9.8m/s2)試求：(1)發(fā)電機的輸出功率(2)輸電線路上的電流強度(3)升壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)之比(4)降壓變壓器原副線圈匝數(shù)之比
新知鞏固
課程結(jié)束
人教版高中物理選修二