高二物理鲁科版选修3-2课件第4章 第3讲 电能的远距离传输

例2
发电机两端电压为220 V，输出功率44 kW，输电导线的总
电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器
升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为 10∶1 的降压变压
器降压供给用户.
(1)画出全过程的线路示意图；
解析 示意图如图所示.
(2)求用户得到的电压和功率；
n2 解析 由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压 U2＝ U1＝ n1 2 200 V.据理想变压器 P 入＝P 出，则升压变压器副线圈的输出电流 I2
2 I 线 输电线上的电压损失ΔU＝I线R线，输电线上的功率损耗ΔP＝ R 线.
(2)计算输电线的电阻时，应注意输电线长度为距离的两倍.
(3)处理远距离输电问题. 首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的 相应位置； 其次解题时要抓“两头”——电源、用电器.要注意“中间两条 线”——输电线，以变压器为界将整个输电电路划分为三个独立 的回路.以变压器为联系的纽带将“两头”与中间“输电线”联系 起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算.
巩固·应用·反馈
一、为什么要采用高压输电
1.电功率损失
2R I (1)损失的电功率P＝ ，即在输电线上因发热而损耗的电功
率与电阻成正比，与电流的二次方成正比.
(2)在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取 减小 导线中电流的方法.
2.电压损失：在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只 能采取 减小 输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法.
三、高压直流输电 直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交
流；输电过程中只用两根导线. 整流器 和 逆变器 可以实现交
流电和直流电的转换.
一、降低输电损耗的两个途径 1.输电导线上的功率损失 (1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为R线，则输电线 上的功率损失为ΔP＝I2R线.
BC
针对训练
发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电 )
线总电阻为 R线 ，通过导线的电流为 I ，学校输入电压为 U2，下列 计算输R线 C.I2R 线
2 U1
U1－U22 B. R线 D.I(U1－U2)
解析
2 U 线 2 输电线功率损耗 P 损＝I R 线＝ ＝IU 线， 其中 U 线＝U1－U2， R线
第4章——
第3讲
目标定位
电能的远距离传输
1.了解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.
2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定
量计算.
3.了解交变电流从变电站到用户的输电过程及电网设计.4.了解 高压直流输电的原理.
1 预习导学 2 课堂讲义 3 对点练习
梳理·识记·点拨
理解·深化·探究
解析 若直接用 220 V 低压供电，电路如图所示，则输电电流
3 44 × 10 P I′＝ ＝ 220 A＝200 A. U1
输电线路上的电压损失ΔU′＝I′R线＝200×0.2 V＝40 V. 所以用户得到的电压U2′＝U1－ΔU′＝220 V－40 V＝180 V， 用户得到的功率为P′＝U2′I′＝180×200 W＝3.6×104 W.
故 B、C、D 正确.
答案 BCD
二、远距离输电及基本关系
1.输电线路的构成
由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成.
2.远距离输电的基本关系(如图3所示)
图3
(1)功率关系 P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒 (2)电压、电流关系
U1 n1 I2 U3 n3 I4 ＝ ＝ ， ＝ ＝ →理想变压器 U2 n2 I1 U4 n4 I3
降压变压器副线圈的输出电压和电流为 n4 1 U4＝ U3＝ ×2 196 V＝219.6 V， 10 n3 n3 I4＝ I3＝10×20 A＝200 A. n4 用户得到的功率为P4＝U4I4＝219.6×200 W＝4.392×104 W.
(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率.
图2 (2)减少输电线上电压损失的方法： ①减小输电线的电阻. ②提高输送电压.
例1 远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来 的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电 抗产生的损失)( )
1 A.功率损失是原来的 n 1 C.电压损失是原来的 n
1 B.功率损失是原来的 2 n D.电压损失是原来的 n 倍
3.高压输电：由P＝UI知，在保证P不变的情况下，必须 提高 输
送电压U，才能减小电流I.
二、高压交流输电
1.远距离输电的基本思路.如图1所示.
在发电站内用 升压 变压器升高电压.然后进行远距离输电，在用
电区域通过降压变压器降压.
图1
2.电网 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来， 形成全国性或地区性的输电网络. 3.电网送电的优点 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益. (2)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高.
解析
设输电电压为 U，所输送的功率为 P，输电线路总电阻为 R 线，
2 P R线 P 1 2 则输电电流 I 线＝ ， 线路的功率损失 ΔP＝I线R 线＝ 2 ， 可知 ΔP∝ 2 ， U U U
1 当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时，功率损失变为原来的 2，故选项 B n 正确；
PR线 1 线路上的电压损失 ΔU＝I 线 R 线＝ ，可知 ΔU∝ ，当输电电压升高 U U 1 为原来的 n 倍时，电压损失变为原来的 ，故选项 C 正确. 答案 n
3 P 44×10 ＝ ＝ 2 200 A＝20 A， U2
输电线上的功率损失和电压损失分别为
P 损＝I2 2R 线＝202×0.2 W＝80 W.
U损＝ΔU＝I2R线＝20×0.2 V＝4 V.
所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为
U3＝U2－U损＝2 200 V－4 V＝2 196 V，I3＝I2＝20 A.
U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线→串联电路中电压、电流关系
P2 P3 U2－U3 (3)输电导线中电流：I 线＝ ＝ ＝ . U2 U3 R线 (4)输电导线上损耗的电功率： ΔP＝ΔUI P2 2 2 R 线. 线＝I线R 线＝ U2

3.特别强调
(1)升压变压器副线圈的电压 U2不等于降压变压器原线圈的电压 U3，