2012高二物理课件第五章5电能的输送(新人教版选修3-2)

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5电能的输送知识点1电能输送1.输送电能的基本要求(1)可靠:保证供电线路可靠地工作,少有故障.(2)保质:保证电能的质量——电压和频率稳定.(3)经济:输电线路建造和运行的费用低,电能损耗少.2.输电线上的功率损失电导线有电阻R,当有电流I通过电线时,导线发热损失一部分电功率ΔP,且ΔP=I2R.3.输电线上的电压损失输电导线所有电阻R且与负载是串联的,这样负载两端的电压就不等于电源两端的电压而是有了一个电压,损失ΔU,且ΔU=IR.知识点2降低输电损耗的途径1.减小输电导线上的电阻R由电阻定律R=ρlS知,在实际输电线路中,增大导线长度、选用电阻率小的贵重金属、增大导体横截面积等减小电阻的手段都不现实.2.减小输电电流I根据公式I=PU,要减小电流,为了保证输送功率,应该增大电压.在输送功率一定、输电线电阻一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍,输电线上的功率损失将降为原来的1n2.采用高电压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施.知识点3远距离高压输电基本关系(图5-5-1)图5-5-11.功率关系P1=P2,P3=P4,P2=P线+P3.2.电压、电流关系U1U2=n1n2=I2I1,U3U4=n3n4=I4I3.U2=U线+U3,I2=I3=I线.3.输电电流:I线=P2U2=P3U3=U2-U3R线.4.输电导线上损耗的电功率ΔP=I线U线=I2线R线,ΔP=P2U22R线.5.注意问题(1)有关远距离输电的问题,应首先画出远距离输电的电路图,并将已知量和待求量写在电路图的相应位置;(2)以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立的回路,每个回路都可以用串并联电路的特点和电功、电功率的公式等进行计算.【例1】某小型水电站,水以3m/s的速度流入水轮机,而以1m/s的速度流出.流出水位比流入水位低1.6m,水流量为2m3/s.如果水流能量的75%供给发电机,求:(1)若发电机效率为80%,则发电机的输出功率为多大?(2)发电机的输出电压为240V,输电线路的电阻为19.2Ω,许可损耗功率为2%,用户所需电压为220V,则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少?解:(1)每秒钟流过发电机的水的质量为m=ρV=2×103kg每秒钟水流机械能的损失为(2)发电机经变压器到用户的供电线路如图5-5-2所示.图中T1为升压变压器,T2为降压变压器.图5-5-2ΔE=12m(v21-v22)+mgh=4×104J发电机的输出功率P出=75%×80%·ΔE=24000W.输电线上损失功率为P线=I2线R线,而P线=P出·2%,所以I线=P出·2%R线=5A,因为I2=I线=5A,I1=P出U1=100A所以升压变压器T1原、副线圈的匝数比为n1n2=I2I1=120由于远距离输电时,输电电流与升压器副线圈电流、降压器原线圈电流相等,因此,电流往往是解决输电问题的突破口.又因为I3=I线=5AI4=4(12%)PU出=117611A≈107A所以降压变压器T2的原、副线圈的匝数比为n3n4=I4I3=1075.1.(2010年浙江卷)某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户,其输出电功率是3×106kW.现用500kV电压输电,则下列说法正确的是()BA.输电线上输送的电流大小为2×105AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC.若改用5kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108kWD.输电线上损失的功率为ΔP=U2r,U为输电电压,r为输电线的电阻题型1降低输电损耗【例2】(双选)远距离输送交流电都采用高压输电,我国正在研究电压比330kV高得多的高压输电方法.采用高压输电的优点是()ACA.可节省输电线的铜材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度解析:高压输电,在保持输送功率不变的情况下减小能量损失;在相同能量损失下,可减小导线横截面积,即省材料.2.(双选)2007年11月8日,工程规模仅次于长江三峡,位居全国第二位、世界第三位的金沙江溪洛渡水电站截流成功,标志着“西电东送”工程又迈出了坚实的一步.下列有关发电与送电的说法中正确的是()A.水电站截流筑坝便于储蓄水的内能,提高发电能力B.减小输电线的截面积有利于降低输电时的损耗C.提高输电电压有利于减小输电线中的电流D.增大发电机转子直径有利于提高发电机的输出电压解析:输送功率不变,提高电压减小了输送电流.增大发电机转子的直径,增大了转子面积,增大了磁通量的最大值,增大了感应电动势,也就提高了发电机的输出电压.答案:CD题型2远距离输电综合应用问题【例3】某小型实验水电站输出功率是20kW,输电线路总电阻是6Ω.(1)若采用380V输电,求输电线路损耗的功率.(2)若改用5000V高压输电,用户端利用n1:n2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压.解:(1)由损耗功率公式ΔP=U2R,有ΔP=380V26Ω=2.407×104W.(2)设用户端的电压为U2,由于U1∶U2=n1∶n2=22∶1,所以U2=U122=5000V22=227V.3.交流发电机向理想变压器提供u=2202sin100πtV的交变电压,升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶10,远距离输电导线总电阻为10Ω,输送功率为10kW,求输电导线上损失的功率.解:由u=2202sin100πtV得理想变压器输入电压为U1=220V由U1U2=n1n2得U2=n2n1U1=2200V所以输电线路的电流为I=PU2=5011A所以P线=I2R=206.6W.

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