高中物理選擇性必修第二冊

人教版4電能的輸送1.了解交變電流從變電站到用戶的輸電過程。2.知道遠距離輸電時輸電線上電能的損失與哪些因素有關,理解高壓輸電的原理。3.知道遠距離輸電線路的基本構成,會對簡單的遠距離輸電線路進行定量計算。1.可靠:保證供電線路可靠地工作,少有故障。2.保質:保證電能的質量——①

電壓

和②

頻率

穩定。3.經濟:輸電線路建造和運行的費用低,③

電能

損耗少。1|輸送電能的基本要求2|降低輸電損耗的兩個途徑1.由于輸電導線有電阻,在輸電過程中必有一部分電能要轉化成內能而損失掉。設輸電導線中的電流為I,輸電導線的電阻為R,則輸電導線上的功率損失為ΔP=④

I2R

。2.減少輸電導線上的功率損失的兩個途徑(1)減小輸電導線的⑤

電阻

由電阻定律R=ρ

可知,距離一定,選用電阻率ρ小的材料制造導線、增大導線的橫截面積S可減小電阻。(2)減小輸電導線中的電流由P=UI可知,當輸送功率P一定時,升高電壓可以減小⑥

輸電電流

。易錯警示(1)要準確理解輸電線始端電壓U、線路上損失的電壓ΔU及輸電線的

末端電壓U'間的關系,即U=U'+ΔU。(2)千萬不能用ΔP=

計算功率損失,因為U不是輸電線電阻r上所分擔的電壓。3|電網供電1.遠距離輸電的基本原理:在發電站內用⑦

升壓

變壓器⑧

升壓

,然后進行

遠距離輸電,在用電區域通過⑨

降壓

變壓器降到所需的電壓。2.電網:通過網狀的輸電線、變電站,將許多電廠和廣大用戶連接起來,形成全國性

或地區性的輸電網絡,這就是電網。3.電網輸電的優點(1)降低一次能源的運輸成本,獲得最大的經濟效益。(2)可以減?、?/p>

斷電

的風險,調劑不同地區

電力供需

的平衡,保障供電的質量。(3)合理調度電力,使電力的供應更加可靠,質量更高。導師點睛

發電站一般建在靠近能源產地的地方,發電站的電一般是通過電網傳

輸的,主要目的是調劑不同地區電力供需平衡,保障供電質量。提高輸電電壓是減少電能損失行之有效的辦法,因此,電能的輸送必須使用變壓器,先升壓后降壓,變成用戶需要的電壓即可使用。簡單的高壓輸電模型如下:在發電站內用升壓變壓器升壓,然后進行遠距離輸電,在用電區通過降壓變壓器降

到所需電壓。1.輸電線的電阻為r,輸送的電功率為P,輸電電壓為U,則用戶得到的功率為P-

r。

(√)2.一臺發電機的輸出功率為1100kW,當發電機接到輸電線路的電壓為11kV時,輸

電導線上的電流為100A。

(√)3.在電能輸送過程中,若輸送的電功率和輸電電壓一定,使用同種材料制作的導線

時,越細的導線損失的電壓越小。

(

?)4.遠距離輸電,采用高壓輸電主要是為了使輸電過程更加安全。

(

?)遠距離輸電,采用高壓輸電主要是為了減少輸電線路上電能的損失。5.遠距離輸電,在輸送功率不變時,提高輸送電壓,能減小輸電電流,提高輸電效率。

(√)6.遠距離輸電,在輸送電壓一定時,輸送的電功率越大,輸電過程中的電能損失越

少。

(

?)判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“?”。1|輸電線上的電壓損失和功率損失情境

我們的生活離不開電能,為了合理地利用可用來發電的自然資源,發電站要

建在靠近這些資源的地方。但是,用電的地方可能距離發電站很遠,因此常常需要

把電能輸送到遠方。在公路旁、曠野上,堅實的鋼架托著、吊著粗大的金屬線,仿

佛從天際而來,向天際而去……,這些高壓輸電線上的輸電電壓有的高達1000kV。問題1.遠距離大功率輸電面臨的困難是什么?提示:在輸電線上有功率損失。2.為什么輸電線上有電能損失?提示:由于輸電線長,電阻大,當電流通過輸電線時,產生熱量,損失一部分電能。3.如何減少電能損失?提示:一是減小輸電線電阻,二是減小輸電線中的電流。4.采用高壓輸電能減少電能損失,是不是輸電電壓越高越好?為什么?提示:不是。輸電電壓越高,對輸電線路絕緣性能的要求越高,線路修建費用就會增

多。實際輸送電能時,要綜合考慮各種因素,如輸送功率的大小、距離的遠近、技

術和經濟要求等,依照不同情況選擇合適的輸電電壓。5.若輸送的電功率為P,輸電電壓為U,輸電線的總長度為L,橫截面積為S,電阻率為ρ,

則功率損失是多少?提示:輸電電流I=

,輸電線的電阻R=ρ

,則損失的功率P損=I2R=

·ρ

=

。輸電線上的電壓損失(1)電壓損失:輸電導線有電阻,電流通過輸電導線時,會在線路上產生電勢降落,致

使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低,這就是輸電線上的電壓損失。(2)減少電壓損失的兩種方法:一是減小輸電導線的電阻,二是減小輸電電流。輸電線上的功率損失1.功率損失的原因及計算(1)功率損失的原因:任何輸電線都有電阻,因此當電流通過輸電線向遠方輸送時,輸

電線因有電阻而發熱。(2)功率損失的計算:ΔP=I2R,I為輸電線上的電流,R為輸電線電阻。2.減少功率損失的方法由ΔP=I2R可知,減小輸電線上功率損失的方法主要有兩種:減小輸電導線的電阻和

減小輸電導線中的電流。(1)減小輸電線的電阻R,由R=ρ

知:a.減小輸電線長度l:由于輸電距離一定,所以在實際中不可能用減小l來減小R。b.減小電阻率ρ:目前一般用電阻率較小的銅或鋁作為導線材料,若使用電阻率更小

的金屬制作導線,如銀,成本太高。c.增大輸電導線的橫截面積S:這種方法要多耗費金屬材料,增加成本,同時給輸電線

的架設帶來很大的困難。(2)減小輸電導線中的電流I,根據I=

知:a.減小輸送功率P:在實際中不能以用戶少用或不用電來達到減少損耗的目的,所以

不現實。b.提高輸電電壓U:在輸送功率P和輸電線電阻R一定的條件下,輸電電壓提高到原

來的n倍,根據ΔP=

·R知,輸電線上的功率損失將降為原來的

。根據以上分析可知,采用高壓輸電是減小輸電線上功率損失最有效、最經濟的措施。輸電線路如圖所示基本關系1.功率關系:P1=P2,P3=P4,P2=P損+P3。2.電壓關系:

=

,

=

,U2=ΔU+U3。3.電流關系:

=

,

=

,I2=I3=I線。2|遠距離輸電問題4.輸電電流:I線=

=

=

。5.功率損失:P損=I線ΔU=