高中物理 3.5高压输电课件 新人教版选修1-1

高中物理 3.5高压输电课件 新人教版选修1-1内容摘要：

1、五、高压输电 情景导入 课程目标 如图所示 , 我国农村电网的低压改造已基本结束 , 低压改造使我国广大农民获得了实惠。 农村电网改造前 , 某些村庄经常出现以下现象 ( 离变压器较远的用户 ): (1 ) 电灯不亮 , 达不到额定功率 , 换额定功率越大的灯泡越是不亮 ; (2 ) 日光灯不能启动 ; (3 ) 洗衣机没劲等。 尤其是节假日 , 这些现象更明显 , 这是为什么呢 ? 提示 : 这是由于输电线路上有较 大的电压损失。 1 . 了解为什么要用高压输电。 2 . 知道减小远距离输送电能损失的主要途径。 3 . 了解电网在能源利用上的作用 , 认识科学技术对人类生活的深远影响。 一 二 2、三 四 一、远距离输电的电能损失 1 . 损失原因 : 输电时 , 导线上会有电能损失 , 这主要是由电流的 热效应 引起的。 2 . 损失多少的影响因素 : 输电线的 电阻 越大 , 输电线上通过的 电流 越大 ,在输电线上产生的热量就越多 , 损失的电能越多。 3 . 减少电能损失的途径 ( 1 ) 减小输电线的 电阻 ; ( 2 ) 减小输送的 电流。 一 二 三 四 二、降低导线电阻 1 . 降低导线电阻的方法 在导线长度一 定的情况下 , 要使导线的电阻小些 , 应该尽量采用 导电 性能好的材料作导线 , 还应该使导线 粗 一些。 2 . 降低导线电阻措施的局限性 ( 1 ) 导电 3、性能 较好的金属一般比较贵重 ; ( 2 ) 导线太 粗 不仅增加材料消耗 , 还会给架线增大困难。 一 二 三 四 三、降低输电电流 1 . 降低输电电流的方法 在输送一定功率的电能时 , 要减小输送的电流 , 就必须提高送电的 电压。 2 . 高压输电的效果 由 P = P 热 =知 , 在 P 不变的情况下 , 电压提高一倍 , 热损失功率将会减少为原来的14。 思考 提高输送电压 , 就可以减小输电线上的电流 , 这是否与欧姆定律矛盾 ? 提示 :不矛盾。 输送电压并不是输电线上的电压 ,根据功率公式 : P = 可知在输送功率一定的条件下 ,提高输电电压会减小输电线上的电流 ,根据欧 4、姆定律 ,输电线上的电压损失也会减小 ,所以不矛盾。 一 二 三 四 四、电网供电 1 . 将多个电厂发的电通过 输电线 、变电站连接起来 , 形成全国性或地区性的 输电网络 , 叫作电网。 2 . 电网供电的优点是 :( 1 ) 节约成本 , 提高效益 ;( 2 ) 使电力的供应更 可靠 、质量更高。 探究 一 探究 二 探究一 输电线上的电压损失和功率损失 问题导引 在电能的输送中 , 若 U 为输电电压 , r 为输电线电阻 , 则输电线中电流为I=, 对不对 , 为什么 ? 提示 :不对 ,因为 U 是输电电压 ,而不是输电线上损失的电压 U ,这是两个不同的概念。 输电线中的电流应为 5、I=。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 什么是输电线上的电压损失 输电线路始端电压 U 跟末端电压 U 的差值 , 称为输电线路上的电压损失 , U= U - U , 如图所示。 可简单理解为 “ 输送电压 ” 等于用户 “ 得到的电压 ”与输电线上 “ 损失的电压 ” 之和。 探究 一 探究 二 2 . 输电线路的功率损失应如何计算 输送功率是指升压变压器输出的功率 , 损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率。 两者关系是 P=P - P ( P 为输送功率 , P 为用户所得功率 )。 除了利用 P = P - P 计算输电线路上的功率损耗外 , 还可用下列方法计算 : ( 1 ) P 6、=()2R , I 为输电线路上的电流 , R 为线路电阻 , P 为输送功率 , U 为输送电压。 ( 2 ) P= 2, U 为输电线路上损失的电压 , R 为线路电阻。 ( 3 ) P= U I , U 为输电线路上损失的电压 , I 为线路上的电流。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 如图所示为远距离高压输电的示意图。 关于远距离输电 ,下列表述正确的是 ( ) A. 增加输电导线的横截面积有利于减少输电 过程中的电能损失 B. 高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 C. 在输送电压一定时 , 输送的电功率越大 , 输电过程中的电能损失越小 D. 高压输电必须综合考虑各种因素 7、 , 不一定是电压越高越好 探究 一 探究 二 解析 :电能的损失 P 损 =2 ,增大输电线的横截面积 ,会减小输电线的电阻 ,可以减少电能损失 , A 项正确。 在输送功率保持不变的情况下 ,由P = ,提高输送电压会减小输电电流 ,从而减小电能损失 ;在输送电压一定时 ,输送的电功率越大 ,输电电流就越大 ,电能损失就越大 ,所以 B 项正确 , C 项错误。 高压输电 ,电压越 高 ,对变压器要求就越高 ,架设难度也会增加 ,同时输电线路还容易向大气放电 ,也会使电能损失进一步增大 ,所以要综合考虑各种因素 ,不一定是电压越高越好 , D 项正确。 答案 : 探究 一 探究 二 题后反思 8、计算输电线路中功率损失时应注意的问题 : ( 1 ) 线路功率损失一般用公式 P= 算 ,若用 P=2,则必须注意对应关系 ,即 U 为输电线上的电压损失 ,即 P=损2; ( 2 ) 注意电压关系 : U 输 =U 损 +U 用。 探究 一 探究 二 探究二 对远距离输电的认识 问题导引 远距离输电为什么要用高电压 ? 由功率的公式 P=2, 若要减小 P , 是不是应降低 U , 是否与前面讨论的高压输电相矛盾 ? 提示 :在输送一定功率的电能时 ,所用电压越高 ,导线中的电流越小。 由焦耳定律可知 ,输电线上的能量损失跟导体中电流大小的平方成正比 ,即采用高压输电可以大大减小电能的损失 9、;不矛盾 ,公式 P=2中的 U 指的是输电线上损耗的电压 ,这里的 P 是指输电线上损耗的功率 ,而我们说的高压输电的电压是指输电线路两端的总电压 ,只有提高输电线路两端的总电压 ,才能减小公式 P=2中的 U ,所以并不矛盾。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 输电线上电能损失的原因 远距离输电时 , 导线上会有电能损失 , 损失的电能主要是由电流的热效应引起的。 损失的功率 P = 其中 I 为输电线中电流 , R 为输电线电阻。 2 . 减小输电线上电能损失的途径 输电线上的能量损失规律为 Q= ( 1 ) 输电时间 t 不能减少。 ( 2 ) 减小电阻 , 由 R= 进行推导。 l 10、 由输送距离决定 , 不能减小。 为材料电阻率 , 不能无限减小 , 只能尽量采用导电性能好的材料作导线。 S 为导线横截面积 , 应使导线横截面积大一些 , 但 S 不能太大 , 如果导线太粗 , 不仅要消耗大量金属材料 , 而且会给架线工作增加困难。 探究 一 探究 二 综上所述 , 实际上许多高压输电线是多股绞线拧成的 , 中心是钢线 , 它的机械强度大 , 使输电线不易被拉断 ; 钢线的周围是铝线 , 它不仅导电性能好 ,而且密度小 , 使输电线不致太重。 ( 3 ) 减小电流。 由能量损失 Q= 电流减为原来的12, 能量损失减为原来的14。 所以减小电流是减小能量损失的有效途径。 根据 11、输送功率 P = 在输送一定的电功率时 , 输送电压越高 , 输送电流越小 , 为减少能量损失 , 应采用高压输电的方法。 探究 一 探究 二 3 . 电能的输送过程 输送过程 : 把发电机送出的交流 电经过升压变压器升压 , 经过远距离输送 , 再经过降压变压器送给各用户 , 原理如图所示。 若输送功率为 P , 输送电压为 U , 导线电阻为 R , 则输送电流 I=, 损失功率 P 损 = ()2R。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 关于输电技术 , 下列说法中正确的是 ( ) A. 减小输电导线的电阻可以减小损失的功率 B. 提高输送电压从而减小输送电流 , 可以减小损失的功率 12、C. 提高输送电压可以减小损失的功率 , 因此可以无限提高输电电压 D. 采用电网供电可减小损失的功率 解析 :由 P 损 =减小 R 可减小 P 损 ,故选项 A 正确 ;又由 P 损 =22 可减小 P 损 ,故选项 B 正确 ;虽然提高输电电压可减小功率损失 ,但电压过高 ,对绝缘要求也大幅提高 ,增加架线成本 ,故电压不宜过高 ,选项 采用电网供电 ,只能提高供电质量及可靠性 ,降低输电成本 ,并不能减少功率损失 ,故选项 D 错误。 答案 : 探究 一 探究 二 题后反思 高压输电是减小功率损失的有效途径 ,但不是唯一途径 ,实际输送电能时 ,要综合考虑各种因素 ,如可靠性、稳定性、 13、经济性等。 1 2 3 4 5 1 . 中央电视台焦点访谈节目多次报道某些边远落后农村电价过高 , 农民负担过重 , 其中客观原因是电网陈 旧老化。 近年来进行农村电网改造 , 为减小远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有 ( ) A. 提高输电功率 B. 增大输送电流 C. 提高输电电压 D. 减小输电导线的横截面积 解析 :减小输电线路上电能损失的方法有两种 :一是减小电阻 ,二是高压输电。 答案 : C 1 2 3 4 5 2 . 针对远距离输电的过程 , 下列说法正确的是 ( ) A. 发电机送出的交变电流应经过变压器增压 B. 输电过程中 , 电能无损耗 C. 用户可以不经降压变 14、压器直接利用输送的电能 D. 输送电压越大 , 损失功率越小 解析 :高压输电过程 为升压 传输 降压 利用 ,输送电压越大 ,损失功率越小 ,但不是无损耗 ,故 A 、 D 项正确。 答案 : 1 2 3 4 5 3 . 关于减小远距离输电线上的功率损失 , 下列说法正确的是 ( ) A. 应降低输电电压 B. 应减小输电线电阻 C. 应减小输电电流 D. 应采用高压输电 解析 :应采用提高电压减小电流的方法 ,减小电阻在实际中是不现实的 ,会增加成本 ,但在理论上是可以减小输电线上损失的功率的 ,所以 B 、 C 、 D 项正确。 答案 : 1 2 3 4 5 4 . 某发电厂原来用 11 交变电流输电 , 后来改用升压变压器将电压升高到 220 电 , 输送的电功率为 P , 若输电线路的电阻为 R , 则下列说法中正确的是 ( ) A. 根据公式 I=, 提高电压后输电线上的电流降为原来的120B. 根据公式 I=, 提高电压后输电线上的电流增为原来的 20 倍 C. 根据公式 P= 提高电压后输电线上功率损失为原来的1400D. 根据公式 P=2。