高二物理交变电流电能的输送PPT优秀课件

A．功率损失是原来的n1 B．功率损失是原来的n12 C．电压损失是原来的n1 D．电压损失是原来的 n 倍
1.远距离输送一定功率的交流电，输电线 上的电压损失 ΔU＝UP·r。
2．远距离输送一定功率的交流电，输电线上功率损失 ΔP＝UP 2·r。
[解析] 设输电电压为 U，所输送的功率为 P，输电线 路总电阻为 r，则输电电流 I＝UP，线路的功率损失 ΔP＝I2r ＝PU22r，可知 ΔP∝U12，当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时， 功率损失变为原来的n12，A 错误，B 正确；线路上的电压损 失 ΔU＝Ir＝PUr，可知 ΔU∝U1 ，当输电电压升高为原来的 n 倍时，电压损失变为原来的n1，C 正确，D 错误。
电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时，线路损耗的

电功率为 P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk，线
路损耗的电功率为 P2，则 P1 和PP21分别为(
)
A.PkUR，n1
B.kPU2R，n1
C.PkUR，n12 D.kPU2R，n12
解析 原线圈的电流为 I1＝UP，由于 P、U 不变，故 I1 不变，由II12＝nn21＝k 得 P1＝I22R＝kPU2R；由I2I′1 ＝nn21′ ′＝nk 得 P2＝I2′2R＝nkPU2R，则PP21＝n12，故选项 D 正确。
[变式训练1] (多选)在远距离输电时，输送的电功率为
P，输电电压为 U，所用导线的电阻率为 ρ，横截面积为 S，
总长度为 l，输电线损失的功率为 ΔP，用户得到的功率为
P′，则下列关系式正确的是( )
A．ΔP＝Uρ2lS
B．ΔP＝PU22ρSl
C．P′＝P－Uρ2lS
D．P′＝P1－UPρ2Sl

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探究二 输电导线(dǎoxiàn)上的功率损失
2
• 远距离输电过程中，输电线上不可避免地有电压(diànyā)和能量损失
• (1)输送电能为什么会有电压和能量损失？
• (2)能量损失的大小与哪些因素有关？减小输电线上的能量损失有 哪些措施？
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第五章
交变 电流 (jiāo biàn)
第五节 电能 的输送 (diànnéng)
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• 素养(sùyǎng)目标定位
※ ※※
※
了解电能的输送过程，知道交变电流便于远距离输送 知道输电线上的功率损失和减少功率损失的方法 理解为什么远距离输电要用高压
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路电流又会增大，导线上分压更多，用户电压更低，这些现象 更加明显。经过低压改造后，以上现象不明显了。
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• 1．电压损失
• 输电导线有电阻，电流(diànliú)通过输电导线时，会在线路上产 生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低， 这就是输电线上的电压损失。
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②减小输电电流I，据I＝UP a．减小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的 目的 b．提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电 电压提高到原来的n倍，据P损＝UP 2·R知，输电线上的功率损耗将降为原来的n12 根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济 的措施。
解析：远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发热损耗，由P损＝ I2R可以看出，在保证输电功率的前提下有两种方式可减小输电过程中的能量损

4．需要区分的几组概念 (1)功率方面 ：输送电功率、线路损失功率、用户端功率； (2)电压方面 ：发电机输出电压、升压变压器输出电压、线 路损失电压、降压变压器输入电压、用户电压； (3)电流方面 ：升压变压器原线圈中电流、输电导线中的电 流、用户端电流； (4)电阻方面：发电机内阻、线路电阻、用户端用电器电阻；
UU43＝nn34，解得 U4＝nn43U3＝219.6 V 用户得到的电压为 U 用＝U4＝219.6 V.
(2)若不经过变压而用原线路直接送到用户，输电线路中的电 流为 I＝UP＝442×20103 A＝200 A
输电线路上损失的功率为 P′损＝I2R 线＝8 kW 损失的电压为 ΔU′＝IR 线＝40 V 则 P′用＝P－P′损＝36 kW， U′用＝U－ΔU′＝180 V.
考点一 输电线路上的电压损失和功率损失
1．电压损失 由于输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上 产生电势降落，致使输电线路末端的电压 U3 比起始端电压要低， 这就是输电线路上的电压损失 ΔU＝U2－U3＝IR 线．对于交流电 路，感抗和容抗也会造成电压损失，高中阶段暂不研究．
2．功率损失 由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电 能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原 因．设输电电流为 I，输电线的电阻为 R 线，则功率损失为 ΔP ＝I2R 线．
3注意输送电压功率、损失电压功率、用户电压功率 三者之间的区别和数量关系.
44 kW，输电导线的电阻为 0.2 Ω.如果用原、副线圈匝数之比为 110 的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为 101 的降压变压器降压供给用户．
②减小输电线的长度 L 不可行，因为要保证输电距离． ③增加导线的横截面积．可适当增大横截面积，太粗不可 能，既不经济又架设困难． 另外，用增大输电导线横截面积的方法来减小电阻，对低 压照明电路有效，在高压线路中，因容抗和感抗造成的电压损 失比电阻造成的还要大，故这种方法在高压输电中的应用效果 不佳．

R线
③P损＝ΔU·I线，ΔU 为输电线路上损失的电压，I线为线路上的电流。 在远距离输电问题中，计算线路功率损耗时应用P损＝I2R线，其原因是I线
可以由公式 P输出＝I线U输出求出， 而P损＝ΔU·I线 和 P损＝ΔRU线2 则不常用，其原因是在一般情况下，ΔU 不易 求出，且易将ΔU 和U输出相混而造成错误。
答案 (1) 25 r/s
(2)输电线上损失的电压ΔU； (3)升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2； (4)发电机的输出功率P1。
答案 (2) 200 V (3) 5∶26 (4) 13 kW
5.(2023·浙江省普高强基联盟月考)如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为 N，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，输出 端通过理想升压变压器和降压变压器给远处用户供电。升压变压器原、 副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分 别为U3和U4，若线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是 A.图示状态，U1＝NBSω B.若仅把线圈的角速度ω增大一倍，输
电网供电及远距离高压输电过程 的分析与计算
观察与思考
10千伏
几百千伏
100千伏左右
10千伏左右
220伏/380伏 远距离输电过程示意图
观察与思考
某发电机两端的电压为220 V，输出功率为44 kW，通过原、副线圈匝 数比为1∶10的升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为0.2 Ω， 在用户端再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户， 两个变压器均为理想变压器。 (1)画出全过程的线路示意图。
2.输电线路的电压损失
输电线始端电压 U 与输电线末端电压 U′的差值。
ΔU＝U－U′＝Ir＝UPr，

(1)输电线路的构成 主要有：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压 器，用电器，如图所示
由于发电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高 压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线 输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压．
(2)输电线路上的电压损失 输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上 产生电势降落，致使输电线路末端的电压U3比起始端电压 要低，这就是输电线路上的电压损失ΔU＝U2－U3.对交变 电流来说，造成电压损失的原因既有电阻，又有电抗，其 中因电阻损失的电压为ΔU＝IR.
答案：1.可靠；保质；经济 2．减小输电线路的电阻；减小输电导线中的电流 3．①发电站 ②升压变压器 ③远距离输电线路 ④一次高压变电所 ⑤二次高压变电所 ⑥工厂
(1)可靠：保证供电线路正常工作． (2)保质：保证供电质量——电压和频率要稳定． (3)经济：线路建设和运行的费用低——能耗少、电价 低.
(1)对降压变压器：
U′2I2＝U3I3＝nP 灯＝22×6×40W＝5280W
而 U′2＝41U3＝880V，I2＝Un′P灯2＝5828800A＝6A 对升压变压器：
U1I1
＝
U2I2
＝
I
2 2
R
＋
U′2I2
＝
62×4W
＋
5280W
＝
5424W P 出＝5424W
(2)U2＝U′2＋I2R＝880V＋6×4V＝904V U1＝14U2＝14×904V＝226V 又 U1I1＝U2I2 I1＝UU2I12＝4I2＝24A E＝U1＋I1r＝(226＋24×1)V＝250V (3)η＝PP有出用×100%＝55248204×100%＝97%
(3)减小输电线路电压损失的两种方法

1．自主思考——判一判
(1)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。(√)
(2)高压输电是通过提高电压、减小输电电流来减少电路的发热损耗。
(√)
(3)高压输电一定是电压越高越好。
(×)
(4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为 1∶n，降压变压器匝数比为
n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。(×)
一、电能输送中的电压损失和电能损耗 1．电能输送中的电压损失 U 损＝Ir，其中 I 为输电线中的电流，r 为 输电线 的电阻。 2．电能输送中的电能损失 (1)电能损失：W 损＝P 损 t。 (2)功率损失：P 损＝ I2r 。
二、远距离输电系统 1．电网 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起 来，形成全国性或地区性的输电网络。 2．远距离输电基本原理 在发电站内用 升压 变压器升压，然后进行 远距离 输电，在 用电区域通过 降压 变压器降到所需的电压。
3．远距离输电中，当输送的电功率为 P，输送电压为 U 时，输电
线上损失的电功率为 ΔP，若输送的电功率增加为 2P，而输电
线中损失的电功率减为Δ4P，(输电线电阻不变)那么输电电压应
增为
()
A．32U
B．16U
C．8U
D．4U
解析：由 P＝UI 知 I＝UP，则输电线上损失的功率 ΔP＝I2R＝ UP2R，得输电电压 U＝P ΔRP，若输送的电功率增加为 2P， 而输电线中损失的电功率减为Δ4P，由上式得输电电压 U 应增 为 4U；故 D 正确，A、B、C 错误。 答案：D
线路的电阻为 R，则下列说法中正确的是
()
A．根据公式 I＝U据公式 I＝UR，提高电压后，输电线上的电流增为原来的 20 倍

3
4 ，即n3 240。 n4 11
答案:(1)
(2)96 kW
1 240 20 11
【规律方法】远距离输电问题的分析思路 (1)明确远距离输电的过程,画出输电的过程图。 (2)清楚远距离输电过程图的三个独立的回路。 (3)变压器是连接三个回路的关键,明确各个回路的电 压、电流间的关系。
(1)输电线上损耗的功率。 (2)输电线上产生的压降。 (3)为了进一步节约能源,请你为输电环节提出改进措 施。
【审题关键】
序号 ① ② ③
信息提取 输电电压U=110 kV=1.1×105 V 输送功率P=11×104 kW=1.1×108 W
输电线电阻r=5 Ω
【正确解答】(1)由P=UI可得: 电则(2损流)导失I线 的上U P 功的率1 1电.1 1 P0 损压 11 0 =0 为8I3W 2V rU损= (=11I0 r0 0=0 01A 0； 0A0)02×A×5 5ΩΩ=5=×5×101603W。V。
(3)损失电压: ①表示形式:输电线始端电压与末端电压的差值即 Δ U=U2-U3=I2R。 ②形成原因:输电线上的电压损失原因是输电导线有电 阻,电流通过输电线时,会在线路上产生电势降落,致使 输电线路末端的电压比起始端1)功率关系:P1=P2,P2=P线+P3,P3=P4。 (2)电压、电流关系:
压升器压降到所需的电压。
降压
2.电网: 通过网状的输电线、_______,将许多电厂和广大用户 连接起来,形成全国性变或电地站区性的输电_____。
网络
3.电网输电的优点: (1)降低一次能源的运输成本,获得最大经济效益。 (2)减小_____的风险,调节不同地区电力供求的平衡, 保障供电断的电质量。 (3)合理调度电力,使_____的供应更加可靠,质量更高。

(1)输电线上的功率损失
ΔP= I2r
,I为输电电流,r为输电线的电阻。
(2)降低输电损耗的两个途径
①减小输电线的电阻:在输电距离一定的情况下,为了减小 电阻 ,应当
选用 电阻率小 的金属材料,还要尽可能增加导线的 横截面积 。
通过提高输电电压实现
②减小输电导线中的电流:为减小输电 电流
一定的电功率,就要提高输电 电压 。
知识归纳
1.电压损失
输电线始端电压U与输电线末端电压U'的差值。ΔU=U-U'=IR。
2.功率损失
(1)远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的电功
率ΔP=I2R。
(2)若输电线上损失的电压为ΔU,则功率损失还可以表示为
Δ 2
ΔP= ,ΔP=ΔUI。

3.减小电压、功率损失的方法
4倍,输电电压U应变为( D )
A.4U
B.2U
1
C.4U
1
D.2U
解析 根据Pr=I2r,要使输电线上损耗的热功率Pr增大为原来的4倍,则电流
变为I'=2I,又输送功率P=UI=U'I'一定,则 U'=1U ,故选D。
2
1 2 3 4
2.(降低输电损耗的方法)(2024浙江嘉兴高二期中)长距离高压输电的示意
(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系?
提示 (1)P1=U1I1,P2=U2I2,P3=U3I3,P4=U4I4,ΔP=ΔUI2。P1=P2,P3=P4,ΔP=P2P3。
1
(2)
2
=
3
4
3 3
,
4 4
=
1 1
,

小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误的打 “×”).
√
√ ×
4.一般情况下高压输电的导线是铜铝合金而不是银,原因是同种 情况下,使用银材料,输电线损失的功率大.( ×) 5.从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电.(× ) 6.使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时,用户得到的 电压可以高于发电机输出的电压.(√ )
课堂评价
1.(多选)在远距离输电中,如果输电线的电阻和输送的电功率 不变,那么 ( ) A.输电线路上损失的电压与输电电流成正比 B.输电电压越高,输电线路上损失的电压越大 C.输电线路上损失的功率跟输电电压的二次方成反比 D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比
答案:AC
2.(2021·广东汕头)(多选)有一台交流发电机E,通过理想升压
第三章 交变电流
4 电能的输送 学习目标
1.通过分析输电线的电能损耗,理解输电线上电能的损耗与哪些 因素有关,理解减小电能损耗的两个途径以及高压输电的原理, 培养应用物理知识分析生活问题的能力. 2.经历建立远距离输电模型的过程,知道远距离输电的基本原理 和电网输电的优点,会用变压器和电路的规律等知识解决相应的 实际问题,理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素.
探究一 降低输电损耗的两个途径 问题情境 下图为某发电厂给用户供电的输电电路示意图.假定发电厂输 出的电压为U',输电线路中的电流是I,在图中两条导线的总电 阻集中画为一个电阻r,用户端的电压是U.
1.怎样计算输电线上损失的电压?怎样减小输电线上损失的 电压? 答案:输电线上损失的电压ΔU=Ir. 可以通过减小输电线的电 阻和减小输电电流来减小输电线上的电压损失.
答案: (1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW

【思考讨论2】 如何计算输电线中的电流？如何减小输电线中 的电流？从这些角度减小输电损耗是否可行？
在输送功率P一定的条件下，减小输电线中电流， 必须提高输电电压U。
二、减少输电损耗的最有效途径
【逻辑推理1】在输电电流一定的情况下，如果线 路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率变 为原来的几分之一？线路上损失的电压变为原来 的几分之一？
直接将发电厂与用户连接起来， 能满足远距离输电的要求吗？远距 离输电将会面临什么问题呢？
【演示实验】 定性研究“远距离”输电时的输电损耗 【现象】观察小灯泡的亮度变化 【问题】小灯泡两端的电压如何变化？远距离输电 过程，是否存在电压损失？为什么会有电压损失？
【问题】如何计算电压损失 ？为什么要这样计算？
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设 费用越高，不经济。
要综合考虑各种因素选择输电电压。
我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、 220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压， 西北电网达到750kV。
【电路设计】 大型发电机发出的电压在10kV上下，不符合高压输电 的要求；同时，到达目的地的电压也不符合用户的要求， 我们该如何解决这个问题？请同学们选择相应的器材，
r线
P3
U3
n3
P4
n4 U4
R用
升压变压器
降压变压器
电压关系：U1 n1 U 2 n2
输电回路中U2 U U3
U 3 n3 U4 n4
电流关系： I1 I2

n2 n1
,I 2
I线

I
3
,I I
3 4

n4 n3
【典型例题】
输送电路的计算步骤 (1)画出供电示意图 (2)以变压器铁心为界,分出各个回路,各回路可独立