高中物理第二章交變電流第七節(jié)遠(yuǎn)距離輸電課件粵教版.ppt
,第二章 交變電流,第七節(jié) 遠(yuǎn)距離輸電,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解輸電線上電能的損失與哪些因素有關(guān). 2.理解減小電能損失的兩個(gè)途徑以及高壓輸電的原理. 3.知道遠(yuǎn)距離輸電的典型電路,并能利用變壓器和電路的規(guī)律解決實(shí)際問題,內(nèi)容索引,知識(shí)探究,題型探究,達(dá)標(biāo)檢測,知識(shí)探究,1,一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑,如圖1所示,假定發(fā)電廠輸出的電壓為U,輸送功率為P,輸電線路中的電流是I,兩條導(dǎo)線的總電阻是r.那么: (1)用戶得到的電能與發(fā)電廠輸出的電能相等嗎?,不相等,由能量守恒知,發(fā)電廠輸出的電能等于用戶得到的電能與輸電線上損失的電能之和,答案,圖1,(2)輸電線上功率損失的原因是什么?功率損失的表達(dá)式是什么?降低功率損耗有哪些途徑?,答案,圖1,由于輸電線有電阻,當(dāng)有電流流過輸電線時(shí),有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了,這是輸電線上功率損失的主要原因,減小輸電線損耗的方法: (1)電壓損失:輸電線始端電壓U與末端電壓U的差值U IR. (2)功率損失:電流的熱效應(yīng)引起功率損失P . (3)減少電壓、功率損失的方法: 減小電阻:由R 可知,距離l一定時(shí),使用電阻率 的材料,_導(dǎo)體橫截面積可減小電阻 提高輸送電壓:由PUI可知,當(dāng)輸送功率一定時(shí), 電壓可以減小電流,即采用高壓輸電,小,UU,I2R,升高,增大,判斷下列說法的正誤 (1)輸電線上電功率的損失,與輸電線的電阻成正比,與輸電電流的平方成正比( ) (2)由P 可知,輸電電壓越小,輸電線上的損失就越小( ) (3)由PI2r可知,減小輸電線的電阻和降低輸電電流可減小輸電損失 ( ) (4)高壓輸電是通過提高電壓,減小輸電電流來減少電路發(fā)熱損耗的( ),×,二、遠(yuǎn)距離輸電電路中的各種關(guān)系,某發(fā)電站向遠(yuǎn)處送電的示意圖如圖2所示,其中各部分的物理量已在圖上標(biāo)注,在這個(gè)電路中包括三個(gè)回路,圖2,(1)結(jié)合閉合電路的知識(shí),分別分析三個(gè)回路中各物理量之間的關(guān)系(發(fā)電機(jī)內(nèi)阻、n1、n2、n3、n4線圈的電阻均忽略不計(jì)),答案,第一個(gè)回路:P1U1I1 第二個(gè)回路:U2UU3,P2PP3IRP3 第三個(gè)回路:P4U4I4,(2)若兩個(gè)變壓器均為理想變壓器,則每個(gè)變壓器中的電流、電壓、功率有什么關(guān)系?,答案,圖2,遠(yuǎn)距離輸電過程的幾個(gè)基本關(guān)系: (1)功率關(guān)系:P1 ,P2 ,P3 ,P線I2U (2)電壓關(guān)系: U2 . (3)電流關(guān)系:n1I1 ,n3I3n4I4,I2_,P2,P線P3,P4,U3U,n2I2,判斷下列說法的正誤 (1)使用變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機(jī)輸出的電壓( ) (2)遠(yuǎn)距離輸電時(shí),若升壓變壓器匝數(shù)比為1n,降壓變壓器匝數(shù)比為n1,則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等( ) (3)電廠與用戶離得越遠(yuǎn),用戶得到的交流電的頻率與電廠發(fā)出的交流電的頻率小得越多( ) (4)遠(yuǎn)距離輸電時(shí),輸送電壓越高越好( ),×,×,×,2,題型探究,一、輸電線上功率損失的計(jì)算,輸電線路上的功率損失,主要是輸電線電阻發(fā)熱造成的損失常用計(jì)算公式: (1)PI2R,其中I為輸電線路上的電流 (2)PU·I或P 其中U為輸電線上的電壓損失,例1 三峽水電站某機(jī)組輸出的電功率為50萬千瓦 (1)若輸出的電壓為20萬伏,則輸電線上的電流為多少?,答案,解析,2 500 A,(2)某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐,則輸電線上損失的功率為多少?它占輸出功率的幾分之幾?,答案,解析,輸電線上損失的功率PI2·2r2 5002×2×10 W1.25×108 W,(3)若將電壓升高至50萬伏,輸電線上的電流為多少?輸電線上損失的功率又為多少?它占輸出功率的幾分之幾?,答案,解析,二、高壓輸電線路的分析與計(jì)算,解決遠(yuǎn)距離輸電問題時(shí),需要畫輸電的電路圖,理清三個(gè)回路,抓住兩個(gè)聯(lián)系,掌握一個(gè)定律. 1.畫圖、理清三個(gè)回路(如圖3所示) 2.抓住兩個(gè)聯(lián)系 (1)理想升壓變壓器聯(lián)系回路1和回路2,圖3,(2)理想降壓變壓器聯(lián)系回路2和回路3,3.掌握一個(gè)定律 根據(jù)能量守恒定律得P2PP3.,例2 如圖4所示,發(fā)電站通過升壓變壓器、輸電導(dǎo)線和降壓變壓器把電能輸送到用戶(升壓變壓器和降壓變壓器都可視為理想變壓器),若發(fā)電機(jī)的輸出功率是100 kW,輸出電壓是250 V,升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為125. (1)求升壓變壓器的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流;,答案,解析,6 250 V 16 A,圖4,(2)若輸電導(dǎo)線中的電功率損失為輸入功率的4%,求輸電導(dǎo)線的總電阻和降壓變壓器原線圈兩端的電壓.,答案,解析,15.625 6 000 V,圖4,因?yàn)閁U2U3I2R線 所以U3U2I2R線6 000 V.,達(dá)標(biāo)檢測,3,1.夏天由于用電器的增多,每年夏天都會(huì)出現(xiàn)“用電荒”,只好拉閘限電.若某發(fā)電站在供電過程中,用電高峰時(shí)輸電的功率是正常供電時(shí)的2倍,輸電線電阻不變,下列說法正確的是 A.若輸送電壓不變,則用電高峰時(shí)輸電電流為正常供電時(shí)的2倍 B.若輸送電壓不變,則用電高峰時(shí)輸電線上損失的功率為正常供電時(shí)的2倍 C.若用電高峰時(shí)的輸送電壓變?yōu)檎9╇姷?倍,則此時(shí)輸電電流為正常供 電時(shí)的4倍 D.若用電高峰時(shí)的輸送電壓變?yōu)檎9╇姷?倍,則此時(shí)輸電線損失的功 率為正常供電時(shí)的4倍,答案,解析,1,2,3,4,高壓輸電時(shí)PUI,I是輸送電路上的電流.用電高峰時(shí),若輸送電壓不變,則I為正常時(shí)的2倍,A正確; 輸電線上的熱耗功率PI2R線,則熱耗功率變?yōu)檎r(shí)的4倍,B錯(cuò)誤; 用電高峰時(shí),若輸送電壓加倍,則I不變,與正常時(shí)相同,C錯(cuò)誤; 由PI2R線,知熱耗功率不變,D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,2.(多選)如圖5為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1和輸電線的電阻、理想變壓器匝數(shù)均不變,且n1n2n4n3.當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時(shí) A.U1U2U4U3 B.用戶的電壓U4增加 C.輸電線上損失的功率增大 D.用戶消耗的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率,答案,解析,圖5,1,2,3,4,用戶用電器總電阻減小,則電流增大,所以輸電線上的電流增大,根據(jù)P損I2r知,輸電線上損耗的功率增大,根據(jù)UIr知,輸電線上的電壓損失變大,發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變,則升壓變壓器的輸出電壓不變,降壓變壓器的輸入電壓變小,用戶的電壓U4減小,故C正確,B錯(cuò)誤. 用戶消耗的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率與輸電線上損失的功率之差,故D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,3.(多選)在如圖6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 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,解析,1,2,3,圖6,4,發(fā)電廠的輸出電壓不變,升壓變壓器的輸入電壓不變,輸出電壓不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤; 隨著發(fā)電廠輸出功率的增大,輸電線中電流增大,輸電線上損失的電壓(UIR)增大,降壓變壓器的輸入電壓減小,降壓變壓器的輸出電壓減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤; 隨著發(fā)電廠輸出功率的增大,輸電線中電流增大,輸電線上損耗的功率(PI2R)增大,選項(xiàng)C正確;,1,2,3,4,4.如圖7所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖.發(fā)電廠的輸出電壓是U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流是I2.則 A.用戶端的電壓為 B.輸電線上的電壓降為U C.理想變壓器的輸入功率為 D.輸電線路上損失的電功率為I1U,圖7,答案,解析,1,2,3,4,輸電線上的電壓降UI1rUU1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;,1,2,3,4,