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§4 电能的输送
第三章 交变电流
高中物理(人教版2019)选择性必修第二册
CONTENTS
新课引入
01.
降低输电损耗的两个途径
02.
电网供电
03.
PART 01
新课引入
电能的产生与输送
发电站
核能
水能
太阳能
风能
转化为
电能
再输送给
普通家庭用户
企事业用户
当电能在从发电站传输给用户的过程中我们要考虑什么问题？要注意什么？
秦山核电站
三峡水电站
内蒙古光伏发电站
新疆风力发电站
1.发电的地方：
2.用电的地方：
大多在我国中西部
用电量大的城市大多在东部沿海
北京
上海
青岛
广州
发电和用电的地方
思考与讨论
由于发电厂与用户在距离上的遥远，因此当电能在从发电厂传输给用户的过程中我们要考虑什么问题？要注意什么？
电能输送基本要求
(1)可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
(2)保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
(3)经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
如何减少在输电过程中电能的损耗呢？
PART 02
降低输电损耗的两个途径
降低输电损耗的两个途径
r
输电线
输电线
电 厂
用 户
U送
电厂向外输电时，其两端的电压即为输送电压。
输送电压：
电厂对外发出的功率即输送功率。
输送功率：
思考：导致输电过程中电能损耗的原因是什么？
r
输电线
输电线
电 厂
用 户
U送
问题探究1：输电线上损失的功率表达式是什么？
若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r
问题探究2：如何减小输电线上的功率损失？
由ΔP=I2r可知：
（1）减少输电线的电阻
（2）减少输电线的电流
降低输电损耗的两个途径
（1）在理论上，若减少输电线电阻，输电线长度一定的情况下，可采取得措施：
由 可知：
②减少材料的电阻率ρ
①增加导线的横截面积S；
1.减少输电线的电阻：
（2）在实际上建设时，过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电线太重，太 粗也给铺设工作带来困难。
降低输电损耗的两个途径
假定输电线电路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻为r。
思考与讨论
r
输电线
输电线
电 厂
用 户
U送
U
I
(1)怎样计算输电线路损失的功率？
(2)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，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率为原来的几分之一？
思考与讨论
r
输电线
输电线
电 厂
用 户
U送
U
I
(3)通过第2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更有效？
(4)怎样计算用户消耗的功率P？
(5)在用户的用电功率一定的前提下，怎样才能减小输电电流？
2.减小导线中电流
由 P=IU 可知：
提高输电电压U送，便可减小输电电流I
思考：为什么不减小输送功率呢？
由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失。
降低输电损耗的两个途径
PART 03
电网供电
电网供电
远距离输电过程示意图
问题探究1：高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
功率关系：
电压关系：
电流关系：
电网供电
问题探究:2：在高压输电模型中，设发电机的输出功率为P，输送电压为U1，输电线的电阻r，升压变压器的原副线圈匝数分别为n1，n2，降压变压器原副线圈分别为n3，n4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压分别是多少？
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4
2
2
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U
U
U
U
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用
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r
I1
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n1
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n4
P1
P2
P3
P4
电网供电
(1)升压变压器端：
(2)输电线上:
(3)降压变压器端：
(损失的电压)
1
4
2
2
3
U
U
U
U
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I
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用
线
r
I1
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n1
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n3
n4
P1
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P3
P4
(损失的功率)
电网供电
现在世界各国都不采用一个电厂与一批用户的“一对一”的供电方式，而是通过网状的输电线、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，这就是电网。
电网供电
电网送电的优点：
(1)降低一次能源的运输成本；
(2)调剂不同地区电力的供需平衡；
(3)电力的供应更加可靠，质量更高；
电网供电
PART 04
课堂练习
1．对于电能输送的以下说法，正确的是（　　）A．输送电能的基本要求是经济实惠B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C．减小输电线上电压损失的唯一方法是增大导线的横截面积D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等
课堂练习
01
D
课堂练习
01
【答案】D【详解】A．输送电能的基本要求不仅要经济实惠，还要保证质量，安全可靠，故选项A错误；B．减小输电导线上功率损失的方法是采用高压输电，但不是唯一方法，还可以减小输电线电阻的方法，故选项B错误；C．减小输电线上电压损失的方法是增大导线的横截面积，减小电阻率，采用高压输电等，增大横截面积不是唯一的方法，故选项C错误；D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等，说法正确，故选项D正确。故选D。
2．远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，通常要提高输电电压。如果保持输送的电功率不变，将输电电压变为原来的两倍，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上的电流变为原来的2倍
B．输电线上的电流变为原来的
C．输电线上的电压损耗变为原来的
D．输电线上的功率损耗变为原来的
课堂练习
02
D
课堂练习
02
3．如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压U1=500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶20，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压U4=220 V，变压器均为理想变压器。则（　　）A．输电线上的输送电流为250AB．输电线上损失的电压为280VC．输电线上损失的电功率为4kWD．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3∶n4=48∶11
课堂练习
03
C
课堂练习
03
4．如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为PR，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示。则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（　　）A．U2变大
B．PR增大
C．U4变大
D．U1变大
课堂练习
04
B
课堂练习
04
【答案】B【详解】A．因为输入电压不变，升压变压器原副线圈匝数不变，所以U2不变，A错误；B．当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失PR增大，B正确；CD．当用电器增多时，功率增大，则升压变压器的输入功率变大，因输入电压不变，则输入电流变大，即I1变大；降压变压器的输出电流也增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压恒定，即U1不变，则U2不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压U4减小，CD错误。故选B。
谢谢聆听

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