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

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自主學(xué)習(xí)·基礎(chǔ)知識(shí),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(shí)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(huì)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電線路進(jìn)行定量計(jì)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(gè)途徑 (1)輸電線上的功率損失ΔP＝___，I為輸電電流，r為輸電線的電阻． (2)降低輸電損耗的兩個(gè)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(xiǎn)，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(qǐng)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5-5-1 假設(shè)兩條輸電線的總電阻為r，在如圖5-5-1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(jì)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ΔP＝I2r，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．ΔU＝U－U′＝IR. 2．功率損失 遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，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)ΔP＝I2R； (2)ΔP＝IΔU；,I為輸電電流，R為輸電線的電阻，ΔU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(cè))在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P，輸送電壓為U，所用導(dǎo)線的電阻率為ρ，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5-5-2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5-5-2 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(shí)，就會(huì)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U1＞U2.,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5-5-3所示． 圖5-5-3,2．分析方法：分析三個(gè)回路，在每個(gè)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(gè)回路的電源． 3．運(yùn)用知識(shí)求解 (1)能量守恒：P＝U1I1＝U2I2＝P用戶＋ΔP ΔP＝Ir P用戶＝U3I3＝U4I4. (2)電路知識(shí)：U2＝ΔU＋U3 ΔU＝I2r.,第3步例證——典例印證，思維深化 (2014·濟(jì)寧高二檢測(cè))水力發(fā)電具有防洪、防旱、減少污染多項(xiàng)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(tái)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 Ω，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)1∶20 (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(jì)算變壓器的匝數(shù)比，可利用電壓比計(jì)算，也可利用電流比計(jì)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(shí)強(qiáng)化 1．某水電站，用總電阻為2.5 Ω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ΔP＝U2/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1∶5，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5 Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，不計(jì)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)10∶1 (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P＝UI，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ΔP＝I2r得，輸電線上損失的功率減小，所以選項(xiàng)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(shí)，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(cuò)誤． 【答案】 BC,