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(共26张PPT)
问题：我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区,而用电量大的城市多在东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？
新课导入
第4节 电能的输送
新课导入
输送电能的基本要求
保证供电线路可靠地工作，故障少
输电线路建造和运行费用低，电能损耗少
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。
1 可靠
2 保质
3 经济
U用
r
U
I
发电厂
~
用户
串联分压：
1.功率和电压损失
U损
U=U损+U用
U损=Ir
电压损失：
P
P损
P用
能量守恒：P=P损+P用
功率损失：P损=I2r
注意：
如果每根导线的电阻为r，则：U损=2Ir，P损=2I2r。
学习任务一　降低输电损耗的两个途径
学习任务一
2.降低输电损耗的两个途径
P损＝I2r
途径一：减少输电线的电阻r
U用
r
U
I
发电厂
~
用户
U损
P
P损
P用
途径二：减少输电线的电流I
①减小材料的电阻率ρ：
用铜或铝
②减小输电线的长度L：
③可适当增大导线横截面积S：
途径一：减少输电线的电阻r
不可行
有一定限度
思考与讨论
途径二：减少输电线的电流I
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
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
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
4.怎样计算用户消耗的功率P
5.在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？
1.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.P=P损+P用
P用=P-P损
P用=UI-I2r
5.要想在用户得到的功率不变的前提下降低电流I，那就要提高输送电压U。
3.高压输电
P用=UI-I2r
P损=I2r
P=UI
，P损变为1/n2 。
U提高n倍
，I降低为1/n
，p不变
高压，可以击穿塑料
例1 (多选)远距离输送一定功率的交变电流,若输电电压升高为原来的n倍,则下列关于输电线上的电压损失和功率损失的说法正确的是(不考虑电抗产生的损失)( 　)
A.功率损失是原来的
B.功率损失是原来的
C.电压损失是原来的
D.电压损失是原来的n倍
学习任务一
BC
[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线,则输电电流I线=,线路的功率损失ΔP=R线=,可知ΔP∝,当输电电压U升高为原来的n倍时,功率损失变为原来的,故B正确;
线路上的电压损失ΔU=I线R线=,可知ΔU∝,当输电电压升高为原来的n倍时,电压损失变为原来的,故C正确.
学习任务一
输电线路功率损失的计算方法
学习任务一
P损=R线 I线为输电线路上的电流, R线为线路电阻
P损= ΔU为输电线路上损失的电压,R线为线路电阻
P损=ΔU·I线 ΔU为输电线路上损失的电压,I线为输电线路上的电流
P损=ρ P为发电站输出功率,U为输电电压,ρ为电阻率,L为输电线的总长度,S为输电线的横截面积
学习任务二
学习任务二　远距离输电电路中的各种关系
1.电能输送的基本模型
升压变压器
降压变压器
[模型建构]
学习任务二
学习任务二　远距离输电电路中的各种关系
2.电能输送的关系式
[模型建构]
功率关系：
电压关系：
电流关系：
I2＝I3＝I线
例2 (多选)[2023·杭州高级中学月考] 如图所示,一小水电站输出的电功率为P=20 kW,输出电压U0=400 V,经理想升压变压器T1变为2000 V电压远距离输送,输电线总电阻为r=10 Ω,最后经理想降压变压器T2降为220 V向用户供电.下列说法正确的是(　 )
A.变压器T1原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶5
B.输电线上的电流为50 A
C.输电线上损失的电功率为25 kW
D.变压器T2原、副线圈的匝数比n3∶n4=95∶11
学习任务二
AD
学习任务二　远距离输电电路中的各种关系
[解析] 据理想变压器原、副线圈电压与匝数关系可得===,所以A正确;
理想变压器原、副线圈电功率相等,则输电线上的电流为I2== A=10 A,所以B错误;
输电线上损失的电功率为ΔP=r=102×10 W=1000 W,所以C错误;
变压器T2的原线圈电压为U3=U2-I2r=2000 V-10×10 V=1900 V,变压器T2原、副线圈的匝数比为===,所以D正确.
学习任务二
变式2 风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:
(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;
[答案] 　
学习任务二
学习任务二
[解析]输电线损失的功率P损=P×4%=100 kW×4%=4 kW
输电线电流I2== A=20 A
升压变压器输出电压U2== V=5×103 V
升压变压器原、副线圈匝数比===
电压损失U损=I2R线=20×10 V=200 V
降压变压器原线圈两端电压U3=U2-U损=4800 V
降压变压器原、副线圈匝数比==.
变式2 风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:
(2)用户得到的电功率.
[解析] 用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为P用=P-P损=P(1-4%)=100×96% kW=96 kW.
学习任务二
[答案] 96 kW
1.分析远距离输电问题的基本思路
对远距离输电问题应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”的顺序分析,或者反过来从用电器到发电机一步一步地进行分析.
2.分析远距离输电问题的三个“关键”
(1)理清三个回路
学习任务二
(2)抓住两个联系
①回路1和回路2的联系——升压变压器→基本关系:=,=,P1=P2.
②回路2和回路3的联系——降压变压器→基本关系:=,=,P3=P4.
(3)明确三个重要关联式(联系两个变压器的纽带)
①功率关联式:P2=ΔP+P3 [其中ΔP=ΔUI线=R线=].
②电压关联式:U2=ΔU+U3.
③电流关联式:I2=I线=I3.
学习任务二
课 堂 小 结
电能的输送
降低输电损耗的两个途径
减小输电线电阻
减小输电电流
远距离输电原理图
常用关系
远距离高压输电电路中的各种关系
电网供电
电压损耗
输电电流关系
功率关系
电功率损耗
电压、电流关系
课后习题
1.采用110kV高压输电，输送电功率为4800kW的电能，输电导线中的电流是多少？如果用110V电压输送同样功率的电能，输电导线中电流是多少？我们在初中曾经做过类似的题目，那时是用直流电路的知识来处理的。在纯电阻的交流电路中，同样有公式U＝IR和P＝UI。想想看，这里的U和I的含义与初中有什么不同？
课后习题
2.以下是一段关于输电线损失功率的推导。将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率。设输电电压为U，则功率损失为
P损＝UI（1）
而U＝IR（2）
将（2）式代入（1）式，
得到P损＝U2/R（3）
由（3）式可知，要减小功率损失P损，就应当用低压送电和增大输电线的电阻R。这段推导错在哪里？
课后习题
3.从发电站输出的功率为200kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用1100V和11kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。
课后习题
4.如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，求导线的横截面积之比。
课后习题
5.某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？

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