高中物理选修3课件-5-5电能的输送

高中物理选修3课件-5-5电能的输送

五、电能的输送 § 　　　需要电能的地方分布很广，而电站相对来说比较集中，因此 要把电站的电能向外输送，有的需要输送到远方，这就涉及电能的 输送问题． 一、电能的输送 § 1．电能便于远距离输送 § 电能通过输电线就可以输送到远方．相对于煤 炭、石油等能源的输送需要大量的交通运载工 具来说，这是它突出的优点． § 2．输送电能的基本要求：可靠、保质、经 济． 二、输电线上的功率损失 § １．任何输电线都有电阻，存在功率损失． § 　　　设输电电流为I，输电线电阻为R，则输 电线上的功率损失为： RIP  2 　　如果输送的电功率为P，输电电压为U，输电线 的总长度为l，横截面积为S，电阻率为 则功率损失可表示为 ： .)( 2 S l U PP  § 2．减少输电线上功率损失的方法 § （1）减小输电线的电阻R § 　　①减小输电线长度l：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用 减小l来减小R． § 　　 ②减小电阻率 ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料． § 　 ③增大导线的横截面积S，这要多耗资金属材 § 料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难 （2）减小输电电流 I 　　　①减小输送功率P：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． 　　　②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，输电 线上的功率损失降为原来的1/n2倍． 　　采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、 最经济的措施． 三、输电线路上的电压损失 § １．电压损失：输电线路始端电压U跟末端电 压U’的差值，称为输电线路上的电压损失，U ＝ U －U’ ，如图所示： •　以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的 电压损失． § 2．造成电压损失的因素 § （1）输电线电阻造成电压损失 U＝IR． § （2）输电线的感抗和容抗造成电压损失． § 3．减小输电线路上电压损失的方法 § （1）减小输电线电阻R § 　　用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压照 明电路有效，对高压输电线路效果不佳． § （2）减小输电电流I § 　　　在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是 有效的措施． § 　　高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损 失，但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素， 依照不同的情况，选择合适的输电电压． 四、交流高压输电的基本环节 发电站 升压变压器 高压输电降压变压器用户 小结： § 输电导线上功率损失 P＝I2R ，电压损失 U＝IR. § 提高输电电压是减小功率损失和电压损失的有效途径． • 1、远距离输电时，为了减少输电线上电能损失， 应（　　） • A.提高输送电压，增大输送电流 • B.提高输送电压，减小输送电流 • C.减小输送电压，增大输送电流 • D.减小输送电压，减小输送电流 例与练 U PI R2IP ＝损 RP 2)U P(＝损 • 2、在远距离输电中，输电线电阻一定，输送电功 率一定，如果将输电电压提高到原来的10倍，则 输电线上消耗的功率变为原来的（　　） • A.10倍 B.1/10倍 • C.100倍 D.1/100倍 例与练 RIP 22 )U P(R＝＝损 • 3、一台发电机输出功率为1000KW，用总电阻 为10Ω的导线输送到远方的用户。用5KV的电压 输电，导线上电流为多大？导线上损失的功率为 多少？若改用50KV的电压输电，导线损失的功 率又为多少？ 例与练 1 1 U PI  A200 KWIP 400R2 11 ＝＝损 2 2 U PI  A20 KWIP 4R2 22 ＝＝损 • 4、发电机的输出电压为220V，输出功率为22kW， 输电线总电阻为1Ω，求： • （1）用户得到的电功率和电压。 例与练 析与解 U PI  A100 KWIP 10R2 ＝＝损 VIRU 100损 KWPP 21P ＝－＝ 损用 20V1U ＝－＝ 损用 UU • 4、发电机的输出电压为220V，输出功率为22kW， 输电线总电阻为1Ω，求： • （2）如果用1：100的理想变压器先将电压升高， 经过同样的输电线后，再用100：1的理想变压器 降压，供给用户，这时用户得到的电功率和电压又 各是多大？ 例与练 析与解 2 2 U PI  A1 WIP 1R2 2 ' ＝＝损 VRIU 12 ' 损 WPP 21999P '' ＝－＝ 损用 V21999U ' 3 ＝－＝ 损UU 2 1 2 1 n n U U  VU 220002  4 3 4 3 n n U U  VU 99.2194  • 5、如图所示某交流发电机输出功率为5×105W， 输出电压为U1=1.0×103V,假如输电线总电阻为 R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率 的5%，用户使用的电压为U用=380V，求：所用 升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数比是 多少？ 例与练 析与解 VI PU 10000 2 2  %5R2 2 PIP ＝＝损 VRIU 5002 损 V950023 ＝－＝ 损UUU 10 1 2 1 2 1  U U n n AR PI 50%5 2  1 25 4 3 4 3  U U n n • 6、学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升 压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为 4∶1，输电线的总电阻为R=4Ω，全校22个教室， 每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有 灯都正常发光，则：(1)输电线上损耗的电功率多 大？ 例与练 析与解 WWP 5280406224  AU PI 24 4 4 4  3 4 4 3 n n I I  AII 632  WRIP 1442 2  损 • 7、学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升 压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为 4∶1，输电线的总电阻为R=4Ω，全校22个教室， 每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有 灯都正常发光，则： (2)发电机的输出功率多大？ (3)发电机的电动势多大？ 例与练 析与解 4 3 4 3 n n U U  VU 8803 VRIU 242 损 VUUU 90432  损 1 2 2 1 n n I I  AII 244 21  WUIP 542411  出 VrIUE 25011  VU 2261  2 1 2 1 n n U U 