第七節(jié) 遠距離輸電
[學科素養(yǎng)與目標要求]
物理觀念:1.了解遠距離高壓輸電的原理.2.理解輸電線上電能損失的影響因素.
科學思維:1.體會降低輸電損耗的兩個途徑,能分析計算高壓輸電的損耗情況.2.能分析遠距離輸電的基本過程,會對基本的遠距離輸電線路進行定量計算.3.體會遠距離輸電的基本要求和電網(wǎng)供電的優(yōu)點,并能據(jù)此設計基本的供電框架圖.
一、從發(fā)電站到用戶的輸電線路
1.輸電線路:由發(fā)電站、升壓變壓所、輸電導線、高壓變電所、低壓變電所和用戶組成.
2.示意圖
二、為什么要用高壓輸電
1.輸電線上的功率損失:ΔP=I2R,其中I為輸電電流,R為輸電導線的電阻.
2.減少電能損失的兩種方法
(1)在輸電距離一定的情況下,為了減小電阻,應當選用電阻率小的金屬材料,還要盡可能增加導線的橫截面積.
(2)為減小輸電電流,同時又要保證向用戶提供一定的電功率,就要提高輸電電壓.
三、直流輸電
1.高壓直流輸電的原因:高壓交流線路中電感、電容引起的電能損失很大,因此采用高壓直流輸電.
2.直流輸電過程
1.判斷下列說法的正誤.
(1)輸電線上電功率的損失,與輸電線的電阻成正比,與輸電線電流的平方成正比.( √ )
(2)由P=可知,輸電電壓越小,輸電線上電功率的損失就越小.( × )
(3)使用變壓器進行遠距離輸電,用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機輸出的電壓.( √ )
(4)遠距離輸電時,若升壓變壓器匝數(shù)比為1∶n,降壓變壓器匝數(shù)比為n∶1,則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等.( × )
2.輸電線的總電阻為R,輸送電功率為P.現(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來輸電,則兩次輸電線上損失的功率之比為________________.
答案 U∶U
一、降低輸電損耗的兩條途徑
如圖所示,假定發(fā)電廠輸出的電壓為U,輸送功率為P,輸電線路中的電流是I,兩條導線的總電阻是r(在圖中把導線電阻集中畫為r).那么:
(1)用戶兩端的電壓是多大?
(2)用戶得到的電能與發(fā)電廠輸出的電能相等嗎?
(3)輸電線上功率損失的原因是什么?功率損失的表達式是什么?降低功率損耗有哪些途徑?
答案 (1)U′=U-ΔU=U-r.
(2)不相等,由能量守恒知,發(fā)電廠輸出的電能等于用戶得到的電能與輸電線上損失的電能之和.
(3)由于輸電線有電阻,當有電流流過輸電線時,有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了,這是輸電線上功率損失的主要原因.
功率損失表達式:ΔP=I2r=r,所以降低功率損耗的兩條途徑為:①減小輸電線的電阻r;②減小輸電電流I,即提高輸送電壓U.