2022-2022學(xué)年高中物理5.5電能的輸送問(wèn)題探究式同課異構(gòu)課件新人教版選修3-2

第五章交變電流學(xué)案5電能的輸送

第一頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。我們的生活離不開電能第二頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。思考：什么地方在生產(chǎn)電能呢？第三頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。三峽水電站建成后，發(fā)電機(jī)組總功率為1820萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量為846.8億千瓦時(shí)，將緩解我市的用電緊張問(wèn)題。第四頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。三峽水電站向我市供電，怎樣將電能輸送過(guò)來(lái)呢？用輸電導(dǎo)線將發(fā)電機(jī)和用電器連接起來(lái)一、提出問(wèn)題發(fā)電機(jī)我市用戶輸電導(dǎo)線第五頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。若教室所有用電器額定總功率為4.4kw，從三峽到我校的輸電線上的總電阻為10Ω，發(fā)電機(jī)功率也為4.4kw，用220v的電壓輸送，我教室用電器能正常工作嗎？二、創(chuàng)設(shè)情境P用=？U用=？△U發(fā)電機(jī)用戶P輸U(kuò)輸

RI第六頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。觀看視頻并思考：為什么要進(jìn)行農(nóng)網(wǎng)改造呢？第七頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。三、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題用戶得到的電功率要遠(yuǎn)小于輸送時(shí)的電功率，造成了電資源的浪費(fèi)，輸送端用戶用電器不能正常工作。輸電線上有電阻第八頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。四、分析問(wèn)題1、電能主要在哪里損失？2、損失的電能如何來(lái)定量的表示？Q=I2RT△U發(fā)電機(jī)用戶P輸U(kuò)輸

RI=△U2/RT=△U·I·T熱能消耗焦耳定律第九頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電．我國(guó)正在研究用比330kV高得多的電壓進(jìn)行輸電．采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是(

)A．可節(jié)省輸電線的材料B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C．可減小輸電線上的能量損失D．可加快輸電的速度1第十頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。

把功率為22KW的電能用總電阻為2Ω的導(dǎo)線輸送到遠(yuǎn)方的用戶，用220V的電壓輸電，導(dǎo)線損失的功率為多少？若改用22KV的電壓輸電，導(dǎo)線損失的功率又為多少？22KV輸電，損失的功率為220V輸電，損失的功率為

減小輸送電流的方法可以通過(guò)提高輸電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)?？偨Y(jié)：2第十一頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。五、探究問(wèn)題的解決方案目的：減少遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中輸電導(dǎo)線上的電能的損失？根據(jù)Q=I2RT，我們要減少Q(mào)。方案一：減少時(shí)間T方案二：減少電阻R方案三：減少輸電電流I：第十二頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。

減少導(dǎo)線電阻，由電阻定律：（1）減小輸電線的長(zhǎng)度L可行嗎？減小輸電線的長(zhǎng)度L不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離。第十三頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。（2）減小材料的電阻率ρ。目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線。用電阻率更小的銀可以嗎？成本太高第十四頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。（3）增加輸電線的橫截面積又如何呢？增加導(dǎo)線的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難。第十五頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。如果電流減少了P損=I2R線，功率損失大大減少

U損=IR線，電壓損失大大減少方案三：此方案能大大減少輸電線上的電壓和電功率的損失，又不造成材料的浪費(fèi)和架線的困難第十六頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。六、方案的實(shí)施1．發(fā)電機(jī)輸出功率P一定，如何減少輸電線上的電流？發(fā)電機(jī)輸出功率P一定，要減少電流，根據(jù)I=P/U，就要提高輸電電壓，采用高壓輸電2．如何獲得高壓來(lái)輸電呢？3.輸送到用戶處時(shí)，如何使用電器正常工作呢？4.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)遠(yuǎn)距離輸電的整體流程圖？第十七頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。用升壓變壓器n1n2p1p2P2=P1第十八頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。用降壓變壓器n3n4p3p4用戶第十九頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。遠(yuǎn)距離輸電流程簡(jiǎn)圖：P1P2P3P4I1I2I3I4請(qǐng)同學(xué)們?cè)囍治觯海?）各個(gè)功率之間的關(guān)系（2）各個(gè)電壓之間的關(guān)系（3）各個(gè)電流之間的關(guān)系第二十頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。是不是輸電電壓越高越好？

電壓越高，對(duì)輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費(fèi)用越高。實(shí)際輸送電能時(shí)，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。

電網(wǎng)供電第二十一頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。低壓輸電線路：

輸電電壓220V------輸電功率100kW以下，距離為幾百米以內(nèi)。高壓輸電線路：

輸電電壓35kV或110kV------輸電功率100kW以下，距離為幾十千米到上百千米。超高壓輸電線路：

輸電電壓220kV以上------輸電功率10萬(wàn)kW以上，距離為幾百千米。電網(wǎng)供電第二十二頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。輸電過(guò)程示意圖電網(wǎng)供電第二十三頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。

采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)：可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。電網(wǎng)供電第二十四頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。在如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說(shuō)法中正確的有(

)A．升壓變壓器的輸出電壓增大B．降壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線上損耗的功率增大D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大升壓變壓器原線圈電壓不變，變壓比不變，故副線圈電壓不變，A錯(cuò)誤；I＝P/U，U損＝IR線，U3＝U2－U損，因P變大，I變大，所以U損變大，所以降壓變壓器初級(jí)電壓U3變小，B錯(cuò)誤；P損＝(P/U)2R線，因P變大，所以P損變大，C正確；3第二十五頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW，輸電線路總電阻是6Ω.(1)若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率．(2)若改用5000V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓．(1)輸電線上的電流為I＝P/U＝52.63A輸電線路損耗的功率為P線＝I2R≈16.62kW(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流變?yōu)镮′＝P/U′＝4A用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U1＝U－I′R＝4976V根據(jù)U1/U2＝n1/n2用戶得到的電壓為U2＝n2U1/n1＝226.18V4第二十六頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。1．遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電．我國(guó)正在研究用比330kV高得多的電壓進(jìn)行輸電．采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是(

)A．可節(jié)省輸電線的材料B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C．可減小輸電線上的能量損失D．可加快輸電的速度第二十七頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。第二十八頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。3．2014年2月初低溫雨雪冰凍造成我國(guó)東部部分地區(qū)停電，為消除高壓輸電線上的凌冰，有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰．若在正常供電時(shí)，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為ΔP；除冰時(shí)，輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?ΔP，則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變)(

)A．輸電電流為3I

B．輸電電流為9IC．輸電電壓為3U D．輸電電壓為U/3高壓線上的熱耗功率ΔP＝I2R線……①若熱耗功率變?yōu)?ΔP，則9ΔP＝I′2R線……②由①②兩式得I′＝3I，A對(duì)；輸送功率不變，即P＝UI＝U′I′，得U′＝U/3，所以D對(duì)第二十九頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。4.發(fā)電機(jī)的端電壓為220V，輸出功率44kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω，如果用初、次級(jí)線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級(jí)線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶．(1)畫出全過(guò)程的線路示意圖；(2)求用戶得到的電壓和功率；(3)若不經(jīng)過(guò)變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率．(1)示意圖如圖所示

第三十頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。4.發(fā)電機(jī)的端電壓為220V，輸出功率44kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω，如果用初、次級(jí)線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級(jí)線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶．(1)畫出全過(guò)程的線路示意圖；(2)求用戶得到的電壓和功率；(3)若不經(jīng)過(guò)變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率．(3)則輸電電流I＝P/U1＝200A.輸電線路上的電壓損失ΔU′＝I′R線＝40V.所以用戶得到的電壓U′2＝U1－ΔU′＝180V用戶得到的功率為P＝U′2I＝3.6×104W.第三十一頁(yè)，編輯于星期六：點(diǎn)四十七分。處理遠(yuǎn)距離輸電的基本思路

1、畫遠(yuǎn)距離輸電原理圖14223UUUURIF