2020版高中物理 第4章 远距离输电 3 电能的远距离传输课件 鲁科版选修3-2.ppt

第3节电能的远距离传输一、为什么要采用高压输电1.两种损失:2.高压输电:在保证输送电功率P不变的前提下提高输送电压,会减小_____,从而减小导线上的电功率损失和电压损失。二、高压交流输电和高压直流输电1.高压交流输电:(1)交流输电的缺陷:交流输电电路中不仅有电阻,而且还有电感和_____。(2)交流输电并网的要求:①并联输电线中的交变电流相位必须_____。②交变电流的频率必须_____。2.高压直流输电:(1)高压直流输电系统的组成:主要由整流站、直流线路和_______三部分组成。(2)直流输电的基本过程:在发电站区域经变压器升压,由换流设备将_______变成_______,用高压直流电进行远距离传输,在用户区域由换流设备将_______变为________,经变压器降压送给用户。(3)高压直流输电的优点:①节约线材;输电杆塔_________,占地面积小。②不存在_____和_____引起的损耗。③不需要考虑电网中各台交流发电机的_________问题。【思考辨析】(1)远距离输送交变电流时,导线的电阻是影响电压损失的因素之一。()(2)输电电压越高越好。()(3)在电能的输送过程中,U为输电电压,r为输电线电阻,则输电线中电流为I=。()(4)由P=UI知,在输送功率一定的情况下,提高输电电压,同时输电电流一定减小。()(5)家庭用电常用铜导线,是为了减小输电导线的电阻,从而减小电能损失。()提示:(1)√。导线的电阻,输送交变电流时,输电线的感抗和容抗都是影响电压损失的因素。(2)×。输送电压越高,会增加绝缘难度,提高架线费用,还容易引起输电线路向大气放电,增加能量损失。因此,并不是输送电压越高越好。(3)×。U为输电电压,而不是加在输电导线上的电压,即U≠Ir,而输电电流可通过P=UI求得。(4)√。输送功率一定时,提高输电电压,由P=UI知,输电电流一定减小。(5)√。减小电能损失可以通过减小输电线的电阻来实现,铜的电阻率比较低,因此用铜导线,可以减小输电导线的电阻,从而减小电能损失。一输电线上的电压损失和功率损失考查角度1计算输电线上的电压损失和功率损失【典例1】如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2。则()世纪金榜导学号A.用户端的电压为B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为rD.输电线路上损失的电功率为I1U【解题探究】(1)理想变压器输入功率_____输出功率。(2)如何求解输电线上的电压降?提示:U损=I线r线。(3)如何求解输电线上的功率损失?提示:P损=r。【解析】选A。理想变压器输入和输出功率相同,设用户端得到的电压为U2,所以I1U1=U2I2,选项A正确;输电线上电压降为ΔU=I1r,或者ΔU=U-U1,选项B错误;理想变压器输入功率为P=I1U1,选项C错误;损失的功率ΔP=r,选项D错误。【核心归纳】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。考查角度2减小输电线上电压、功率损失的方法【典例2】(2018·江苏高考)采用220kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为世纪金榜导学号()A.55kVB.110kVC.440kVD.880kV【解析】选C。输电线上损耗的功率P=I2r,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,电流I要减小为原来的,当输送功率一定时,输电电压要升高为原来的2倍,选项C正确。【核心归纳】减小输电线路上电压损失和功率损失的方法:根据电压损失的表达式ΔU=IR线和功率损失ΔP=I2R线可知,要减少输电线上的电压损失和功率损失,有两种方法:(1)减小输电线的电阻R线:根据电阻定律可知R线=ρ,要减小输电线的电阻R线,可采用下述方法:①减小材料的电阻率ρ。银的电阻率最小,但价格昂贵,目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线材料。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