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沿海用电高峰
情景引入
第
节
4
电能的输送
高中物理 选择性必修第二册
第三章
一、输送电能的基本要求
1 可靠
保证供电线路可靠地工作，故障少
3 经济
输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
2 保质
保证电能的质量——电压和频率稳定
各种用电设备都是按照一定的工作电压设计的，电压过低或过高，用电器都不能正常工作，甚至会造成损坏。使用交流的用电器还要求频率稳定
问题2：远距离输电中，输电线的电阻能忽略吗？
问题3：输电线上有能量损失吗？
问题1：两个相同的灯泡为什么亮度不同？
二、模拟远距离输电
~
S
~
S
思考与讨论
假定输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r。在图中导线的电阻集中画为一个电阻r。
1.怎样计算输电线路损失的功率
输电线上的功率损失：
P损＝I2r
三、降低输电线路的损耗
降低输电损耗的途径
（1）减小输电线的电阻
（2）减小输电导线中的电流
三、降低输电线路的损耗
降低输电损耗的途径
（1）如何减小输电线电阻
a. 减小材料的电阻率ρ
材料 ρ / (Ω · m) 材料 ρ / (Ω · m)
银 1.6×10－8 铁 1.0×10－7
铜 1.7×10－8 锰钢合金* 4.4×10－7
铝 2.9×10－8 镍铜合金** 5.0×10－7
钨 5.3×10－8 镍铬合金*** 1.0×10－6
b. 减小输电线的长度 L：
太粗不经济且架设困难
c. 增大横截面积 S ：
工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种要素!
（不可行）
三、降低输电线路的损耗
（2）如何减小输电线中的电流
a. 减小输送功率
b. 提高输电电压
降低输电损耗的途径
（不可行）
思考与讨论
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为有效
假定输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r。在图中导线的电阻集中画为一个电阻r。
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减为原来的几分之一
因为：P损=I2r
2. 电阻减半：
3.减少电流对降低损耗更有效
电流减半：
思考与讨论
4.怎样计算用户消耗的功率P
5.在输送功率一定的前提下，怎样才能减小输电电流？
假定输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r。在图中导线的电阻集中画为一个电阻r。
4 . P用=UI
5 . P输送=U输送I 要想在输送功率不变的前提下降低电流I，那就要提高输送电压U输送
当输送功率 P 、输电线电阻 r 一定时，输电电压提到原来的 n 倍，输电线上的功率损失降为原来的 。提高输电电压，是减少电能损失的最有效的办法。
四、电网供电
1.交流高压输电的基本环节
发电厂
升压变压器
降压变压器
用户
高压输电线
输送过程图
四、电网供电
对高压输电(输送回路)中几个电压的理解
(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。
(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。
(3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值( U＝U2－U3＝I2r=I3r=I线r)，形成的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电压要低，这就是输电线上的电压损失。
2.远距离输电过程分析
基本关系式
升压变压器
降压变压器
四、电网供电
U2= U+U3
传输过程
电压关系
升压变压器
降压变压器
电流关系
I2=Ir=I3
功率关系
P1=P2
P3=P4
P2=P损+P3
U1
U2
U3
U4
n1
n2
n3
n4
U
P1
P2
P3
P4
P损
I1
I3
I4
I2
Ir
四、电网供电
四、电网供电
高压输电，电压越高越好吗？
10千伏
几百千伏
100千伏左右
10千伏左右
220伏
3.一对一供电
四、电网供电
四、电网供电
4.电网供电
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
优点：合理调度电力，减少断电风险
我国的电网：
国家电网
南方电网
要点总结
基本要素
可靠
保质
经济
模拟远距离输电
有损耗
降低输电损耗的方式
减小输电线的电阻
减小输电线的电流
功率一定
电网供电
3.4电能的输送
高压输电
高压输电
STSE 输电技术的发展
长距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响也不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少感抗和容抗，在输电这个环节可以使用直流。直流输电需要专门的“整流设备”与“逆变设备”。(P66)
新疆昌吉至安徽古泉段±1100 kV特高压直流输电工程这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。
发电机两端的电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的总电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，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；
例1
线路示意图如图所示：
(2)求用户得到的电压和功率；
答案　219.6 V　4.392×104 W
发电机两端的电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的总电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，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.
例1
例1
由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压U2＝ U1＝2 200 V.
根据理想变压器P入＝P出，
P损＝I22R线＝202×0.2 W＝80 W，
U损＝I2R线＝20×0.2 V＝4 V.
所以降压变压器原线圈的输入电压和电流分别为
U3＝U2－U损＝2 200 V－4 V＝2 196 V，
I3＝I2＝20 A.
降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为
用户得到的功率为
P4＝U4I4＝219.6×200 W＝4.392×104 W.

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