第七节远距离输电

合集下载

3-2-2-7远距离输电

1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
发
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
输送电能的基本要求：◆
可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
可靠、保质、经济．
1、输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？
第七节远距离输电
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地方.而用电的地方却很多,例如:
有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题．即:
1.输送电能的基本要求是什么？◆ 2.输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？ ◆ 3. 降低输电损耗的途径是什么？若采用减小导线电阻的方法，应采用什么措施？ ◆ 4.哪种途径对于降低输电线路的损耗更有效？ ◆ 5.在输电过程中，电源输送的电压是否全部加在用户上？ ◆ 6.在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？ ◆
在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由可知：线路中电流减为原来的一半，而损耗的功率减为原来的四分之一。
采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施．
造成电压损失的因素:
三、输电线上的电压损耗的降低◆
思考：
在输电过程中，电源输送的电压是否全部加在用户上？
讨论与交流：◆
输电线上功率损失的主要原因是由于输电线有电阻，会有一部分电能转化为热能而损失掉。
若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r

高中物理 2.7 远距离输电课件粤教版选修3-2

C．据公式 P＝I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的 1/400
D．据公式 P＝U2/R，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的 400 倍
解析：在输电功率 P 一定时，输电线上的电流由公式 I＝ P/U 决定．当 P、R 一定时，输电线上的功率损耗由公式 P 损＝ I2R＝UP2R 决定．
降压变压器次级的输出电压和电流： U4＝nn43U3＝219.6 V，I4＝nn34I3＝200 A 用户得到的功率：P4＝U4I4＝43.92 kW (3)若不采用高压输电，线路损失电压为： U′R＝I1R＝40 V 用户得到的电压：U′＝U1－U′R＝180 V 用户得到的功率为：P′＝U′I1＝36 kW. 答案：见解析
【例题】输电导线的电阻为 R，输送电功率为 P.现分别用 U1
和 U2 两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( )
A．U1∶U2
B．U21∶U22
C．U22∶U21
D．U2∶U1
解析：由 P＝UI 得输电线中的电流 I＝P/U，输电线上损失
的功率 P 损＝I2R＝UP2R＝PU2R2 ，即在输送功率和输电线电阻不变
答案：AC
题型1 远距离输电问题的分析与计算
【例题】水电站给远处山村送电的输出功率是 100 kW，用 2 000 V 电压输电，线路上损失的功率是 2.5×104 W，如果改用 20 000 V 高压输电，线路上损失的功率是多少？
解析：因 P＝UI，所以用 2 000 V 送电，电流为 I1＝UP1＝1020000000 A＝50 A
(1)输电线上的电压损耗 U 损＝ U2－U3＝I2R＝UP12ρ2SL∝U12S，输电线上的电功率损耗为 P 损＝P2－P3＝ U 损 I2＝ I22R＝UP122·ρ2SL ∝ 压U变122压S，器其间中的U距2 是离输．电输电电压效、率S为是η输＝电P1导－P1线P损的＝截1－面UP积122R、L 是升降

高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修320730191

高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修320730191第七节远距离输电[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解远距离高压输电的原理.2.理解输电线上电能损失的影响因素．科学思维：1.体会降低输电损耗的两个途径，能分析计算高压输电的损耗情况.2.能分析远距离输电的基本过程，会对基本的远距离输电线路进行定量计算.3.体会远距离输电的基本要求和电网供电的优点，并能据此设计基本的供电框架图．一、从发电站到用户的输电线路1．输电线路：由发电站、升压变压所、输电导线、高压变电所、低压变电所和用户组成．2．示意图二、为什么要用高压输电1．输电线上的功率损失：ΔP＝I2R，其中I为输电电流，R为输电导线的电阻．2．减少电能损失的两种方法(1)在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积．(2)为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．三、直流输电1．高压直流输电的原因：高压交流线路中电感、电容引起的电能损失很大，因此采用高压直流输电．2．直流输电过程1．判断下列说法的正误．(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电线电流的平方成正比．( √ )(2)由P ＝U 2r可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小．( × )(3)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压．( √ ) (4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n ，降压变压器匝数比为n ∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．( × )2．输电线的总电阻为R ，输送电功率为P .现分别用U 1和U 2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为________________．答案 U 22∶U 12一、降低输电损耗的两条途径如图所示，假定发电厂输出的电压为U ，输送功率为P ，输电线路中的电流是I ，两条导线的总电阻是r (在图中把导线电阻集中画为r )．那么：(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(3)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？答案 (1)U ′＝U －ΔU ＝U －PUr .(2)不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和．(3)由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因．功率损失表达式：ΔP ＝I 2r ＝P 2U2r ，所以降低功率损耗的两条途径为：①减小输电线的电阻r ；②减小输电电流I ，即提高输送电压U .如图1所示：图11．输电线上的电压损失 ΔU ＝U －U ′＝Ir ＝PUr . 2．输电线上的功率损失(1)ΔP ＝I 2r ，其中I 为输电线上的电流，r 为输电线的电阻． (2)ΔP ＝ΔU ·I 或ΔP ＝(ΔU )2r，其中ΔU 为输电线上的电压损失．3．减少电压损失和功率损失的方法(1)减小输电线的电阻r ，根据r ＝ρL S，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S ，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．(2)减小输电电流I ，根据I ＝P U，在输送功率P 一定，输电线电阻r 一定的条件下，输电电压提高到原来的n 倍，输送电流可减为原来的1n ，输电线上的功率损耗将降为原来的1n2.例1 三峡水电站某机组输出的电功率为50万千瓦． (1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？(3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？答案 (1)2500A (2)1.25×108W 14(3)1000A 2×107W125解析 (1)由P ＝UI 得I ＝P U ＝5×108W2×105V＝2500A.(2)输电线上损失的功率ΔP ＝I 2·2r ＝25002×2×10W＝1.25×108W 损失功率与输出功率之比为ΔP P ＝1.25×108W 5×108W ＝14. (3)将电压升高至50万伏时，I ′＝P U ′＝5×108W5×105V＝1000A输电线上损失的功率ΔP ′＝I ′2·2r ＝10002×2×10W＝2×107W 损失功率与输出功率之比为ΔP ′P ＝2×107W 5×108W ＝125. 例2 (多选)发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线总电阻为R 线，通过输电线的电流为I ，学校输入电压为U 2，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是( )A.U 12R 线B.(U 1－U 2)2R 线C ．I 2R 线 D ．I (U 1－U 2)答案 BCD解析输电线功率损耗P 损＝I 2R 线＝U 线2R 线＝IU 线，其中U 线＝U 1－U 2，故B 、C 、D 正确．提示 P 损＝I 2r ＝(ΔU )2r＝ΔU ·I .式中必须注意，ΔU 为输电线路上的电压损失，而不是输电电压．二、远距离高压输电电路中的各种关系某发电站向远处送电的示意图如图所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n 1、n 2、n 3、n 4线圈的电阻均忽略不计)．(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案 (1)第一个回路：P 1＝U 1I 1第二个回路：U 2＝ΔU ＋U 3，P 2＝ΔP ＋P 3＝I 线2R ＋P 3 第三个回路：P 4＝U 4I 4.(2)U 1U 2＝n 1n 2、I 1I 2＝n 2n 1、P 1＝P 2；U 3U 4＝n 3n 4、I 3I 4＝n 4n 3、P 3＝P 4.解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律． 1．画图、理清三个回路(如图2所示)图2回路1：P 1＝U 1I 1回路2：U 2＝ΔU ＋U 3，P 2＝ΔP ＋P 3＝I 22R 线＋P 3，I 2＝I 3回路3：P 4＝U 4I 4. 2．抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2，即U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，P 1＝P 2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3，即U 3U 4＝n 3n 4，I 3I 4＝n 4n 3，P 3＝P 4. 3．掌握一个定律根据能量守恒定律得P 2＝ΔP ＋P 3.例3 发电机两端的电压为220V ，输出功率44kW ，输电导线的总电阻为0.2Ω，如果用原、副线圈匝数比为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； (2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送给用户，求用户得到的电压和功率．答案 (1)见解析图 (2)219.6V 4.392×104W (3)180V 3.6×104W解析(1)线路示意图如图所示．(2)由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝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I 2＝P U 2＝44×1032 200A ＝20 A ，输电线上的功率损失和电压损失分别为P 损＝I 22R 线＝202×0.2 W＝80 W ， U 损＝I 2R 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分别为U 3＝U 2－U 损＝2 200 V －4 V ＝2 196 V ， I 3＝I 2＝20 A.降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为U 4＝n 4n 3U 3＝110×2 196 V＝219.6 V ，I 4＝n 3n 4I 3＝10×20 A＝200 A.用户得到的功率为P 4＝U 4I 4＝219.6×200 W＝4.392×104 W.(3)若直接给用户供电，线路示意图如图所示，则输电电流I ′＝P U 1＝44×103220A ＝200 A.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U 2′＝U 1－ΔU ′＝220 V －40 V ＝180 V.用户得到的功率为P ′＝U 2′I ′＝180×200 W＝3.6×104 W.针对训练 (多选)(2018·东江高级中学高二下学期月考)如图3所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V ，输出的电功率为50kW ，用总电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V 供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个送电过程，下列说法正确的是( )图3A ．输电线上的损失功率为300WB ．升压变压器的匝数比为1∶100C ．降压变压器的输入电压为4970VD ．降压变压器的匝数比为100∶1 答案 AC解析输电线上损失功率为P 损＝P ×0.6%＝50 kW×0.6%＝300 W ，A 项正确；输电线上的电流为I 2＝P 损R ＝3003 A ＝10 A ，升压变压器副线圈两端的电压为U 2＝P I 2＝50×10310V ＝5×103V ，由U 1U 2＝n 1n 2得，n 1n 2＝110，B 项错误；输电线上损失的电压为U 损＝I 2R ＝10×3 V＝30 V ，降压变压器输入电压为U 3＝5 000 V －30 V ＝4 970 V ，C 项正确．由U 3U 4＝n 3n 4得n 3n 4≈22.6，D 项错误．1．(输电线上功率损失的计算)(2017·南京市学情调研卷)“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区．为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的能量将减少到原来的( ) A.110B.1100C.11000D.110000 答案 B解析根据P ＝UI 可得I ＝P U，则输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ，输送电压提高到原来的10倍，则损失的功率变为原来的1100，B 正确．2．(输电线上功率损失的计算)(2018·江苏单科)采用220kV 高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为( )A ．55kVB ．110kVC ．440kVD ．880kV答案 C解析输电功率P ＝UI ，U 为输电电压，I 为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P 损＝I 2R ，R 为输电线路的电阻，即P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ，当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的14，则输电电压为原来的2倍，即为440 kV ，故选项C 正确．3．(远距离高压输电的分析与计算)(多选)如图4为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的总电阻r 、理想变压器匝数均不变，且n 1∶n 2＝n 4∶n 3.当用户用电器的总功率增大时( )图4A ．U 1∶U 2＝U 4∶U 3B ．用户的电压U 4增加C ．输电线上的损失功率增大D ．输电线上损耗的功率占总输送功率的比例增大答案 ACD解析根据U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4以及n 1∶n 2＝n 4∶n 3，知U 1∶U 2＝U 4∶U 3，故A 正确．用户用电器总功率增大时，输送功率变大，输电线上的电流增大，根据P 损＝I 2r 知，输电线上损耗的功率增大，根据ΔU ＝Ir 知，输电线上的电压损失变大；发电机的输出电压U 1不变，则升压变压器的输出电压U 2不变，降压变压器的输入电压U 3变小，用户的电压U 4减小，故B 错误，C 正确.P 损P ＝(PU 2)2r P ＝P U 22r ，输送电压U 2和线路电阻r 不变，所以损耗功率占总功率比例增大，故D正确．4．(远距离输电损耗的计算)(2018·孝感市高二期中)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，发电机输出的电功率为P ＝500kW ，当使用U ＝5kV 的电压输电时，测得安装在输电线起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4800kW·h. (1)求输电线上的电流I 、输电线的总电阻r 和输电线上损失的电压U 损．(2)若想把损失功率控制为输送功率的1.6%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？输电线上损失的电压是多少？答案 (1)100A 20Ω 2000V (2)25kV 400V 解析(1)输电线上损失的功率P 损＝W 损t ＝4 80024kW ＝200 kW 输电线上的电流I ＝PU＝100 A 由输电线上损失的功率P 损＝I 2r 得输电线的总电阻r ＝20 Ω输电线上损失的电压U 损＝Ir ＝2 000 V.(2)由题意知损失功率P 损′＝P ×1.6%＝8 kW 由P 损′＝I ′2r得输电线上的电流I ′＝20 A 输送电压U ′＝PI ′＝25 kV 输电线上损失的电压U 损′＝I ′r ＝400 V.5．(远距离高压输电的分析与计算)一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500kW ，路端电压为500V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，两变压器间输电线的总电阻为1.5 Ω，降压变压器的输出电压为220 V ，不计变压器能量损耗，求：(1)升压变压器副线圈两端的电压；(2)输电导线上的功率损失及用户得到的功率； (3)降压变压器原、副线圈的匝数比．答案 (1)2500V (2)60kW 440kW (3)10∶1 解析输电线路原理图如图所示(1)升压变压器副线圈两端的电压U 2＝n 2U 1n 1＝2500V.(2)输电导线上的电流I 2＝P 2U 2＝P 1U 2＝200A输电导线上的功率损失P 损＝I 22r 线＝60kW用户得到的功率P 用＝P 1－P 损＝440kW. (3)输电导线上的电压 ΔU ＝I 2r 线＝300V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝2200V降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝10∶1.一、选择题考点一输电线上电压损失和功率损失1．(多选)如图1为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是( )图1A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好答案 ABD解析输电线损失的功率P 损＝I 2R 线，减小I 或R 线均可减小输电线损失的功率；由I ＝PU，电压一定，功率增大则电流增大，P 损增大；输电过程不一定是电压越高越好，故A 、B 、D 正确． 2．(多选)陕西神木750kV 输变电工程投入运行后，对同一输电线路，相比原来的250kV 输电，下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流频率将变为原来的13B ．输电线上的电流将变为原来的13C ．输电线上损失的电功率将变为原来的13D ．输电线上损失的电功率将变为原来的19答案 BD解析高压输电不改变交变电流的频率，A 错误；根据I ＝P U可知，输电线上的电流变为原来的13，B 正确；输电线上损失的电功率ΔP ＝I 2r ，变为原来的19，C 错误，D 正确． 3．(2018·大连市高二下学期期末)某发电站采用高压输电向外输送电能，若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电线的总电阻为R .则( )A ．输电线上的电压为UB ．输电线上的电流I ＝U RC ．输电线上损失的功率P ＝U 2RD ．输电线上损失的功率P ＝(P 0U)2R 答案 D解析输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电线的总电阻为R ，则输电线上的电流I ＝P 0U，输电线上的电压U R ＝IR ＝P 0R U ，A 、B 错误；输电线上损失的功率P ＝I 2R ＝(P 0U)2R ，C 错误，D 正确．4．(多选)为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热损耗功率为ΔP ；除冰时，输电线上的热损耗功率需要变为9ΔP ，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( ) A ．输电电流为3I B ．输电电流为9I C ．输电电压为3U D ．输电电压为13U答案 AD解析高压线上的热损耗功率ΔP ＝I 2R 线，若热损耗功率变为9ΔP ，则9ΔP ＝I ′2R 线，可得I ′＝3I ，A 正确；输送功率不变，即P ＝UI ＝U ′I ′，得U ′＝13U ，D 正确．5．(多选)(2018·聊城市高二下学期期末)如图2所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2.则( )图2A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．理想变压器的输入功率为I 12r C ．输电线路上损失的电功率为I 1UD ．当用户消耗的功率增大时，输电效率将下降答案 AD解析根据变压器原理：U 1I 1＝U 2I 2，得U 2＝I 1U 1I 2，A 正确；理想变压器的输入功率为U 1I 1＝UI 1－I 12r ；输电线路上损失的电功率为I 12r ，B 、C 错误；当用户消耗的功率增大时，因输电线上的电流增大，发电厂的输出功率P 增大，因输电效率η＝[P －(P U )2rP ]×100%＝(1－PrU2)×100%，所以输电效率随着发电厂输出功率P 的增大而减小，故当用户消耗的功率增大时，输电效率将下降，D 正确．考点二远距离高压输电线路的分析与计算6．图3为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )图3A.n 1n 2·U m 24rB.n 2n 1·U m 24rC.4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2D.4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2答案 C解析原线圈两端电压的有效值U 1＝U m2，根据U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝n 2n 1·U m2，又因为T 是理想变压器，所以副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，所以输电线上的电流I ＝PU 2，输电线上损失的电功率为P ′＝I 2·2r ＝4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2，所以C 正确，A 、B 、D 错误．7．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图4所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电．已知输电线的总电阻为R ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u ＝2202sin (100πt ) V ，降压变压器的副线圈与阻值R 0＝11Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )图4A ．通过R 0的电流有效值是20AB ．降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C ．升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率答案ABD解析降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022V＝220V，负载电阻为11Ω，所以通过R0的电流的有效值是20A，故A正确；因为降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T2原、副线圈的电压之比为4∶1，故B正确；由于输电线有电阻，导致降压变压器T2的输入电压低于升压变压器T1的输出电压，故C错误；由于输电线上电阻消耗功率，所以升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率，故D正确．8．(2018·德州市高二下学期期末)如图5所示为远距离输电示意图，线路总电阻为r，发电厂输出电压不变，三个回路的电流依次为I1、I2、I3，两变压器均为理想变压器，左侧变压器输入电压为U1，输出电压为U2；右侧变压器输入电压为U3，输出电压为U4，以下选项错误的是( )图5A．若用户消耗的功率增大，I2随之增大B．若用户消耗的功率增大，U4随之增大C．U2＝U3＋I2rD．U1I1＝I22r＋U4I3答案 B解析若用户消耗的功率增大，则I3会变大，则由变压器匝数比等于电流比的倒数可知，I2随之增大，输电线r上的电压变大，则U3减小，U4减小，选项A正确，B错误；由串联电路的特点可知：U2＝U3＋I2r，选项C正确；由能量关系可知：U1I1＝I22r＋U3I2＝I22r＋U4I3，选项D正确．9．(多选)图6甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为热敏电阻，当温度升高时其阻值变小．电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未发生火情时，升压变压器的输入功率为750kW.下列说法中正确的是( )图6A ．降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50HzB ．未发生火情时，远距离输电线路损耗功率为180kWC ．当R 2所在处发生火情时，电压表V 的示数变大D ．当R 2所在处发生火情时，输电线上的电流变大答案 AD解析由题图乙知交变电流的周期为0.02s ，所以频率为50Hz ，变压器不改变交变电流的频率，A 正确；由题图乙知升压变压器输入电压的有效值为250V ，根据升压变压器变压规律知副线圈两端电压为25000V ，所以输电线中的电流为I ＝P U＝30A ，输电线路损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100V＝3000V ，输电线路损耗功率为ΔP ＝I ΔU ＝90kW ，B 错误；当R 2所在处发生火情时其阻值减小，副线圈中电流增大，根据降压变压器变流规律知输电线上的电流变大，输电线上的分压增大，降压变压器两端的电压变小，根据降压变压器变压规律和串联分压，R 1两端电压增大，故电压表V 的示数变小，C 错误，D 正确．10．(多选)如图7所示为远距离输电示意图，其中T 1、T 2为理想变压器，输电线总电阻可等效为电阻r ，灯L 1、L 2相同且阻值不变．现保持变压器T 1的输入电压不变，滑片P 位置不变，当开关S 断开时，灯L 1正常发光．则下列说法正确的是( )图7A ．仅闭合开关S ，灯L 1会变亮B ．仅闭合开关S ，r 消耗的功率会变大C ．仅将滑片P 下移，电流表的示数会变大D ．仅将滑片P 下移，r 消耗的功率会变小答案 BC解析闭合S ，则消耗功率增大，T 2副线圈中电流增大，T 2原线圈中电流也增大，则输电线r 上损失的电压和功率增大，则T 2输入电压U T 2初＝U T 1次－Ir 减小，灯泡L 1两端电压U T 2次减小，故灯泡L 1会变暗，故A 错误，B 正确；仅将滑片P 下移，T 1副线圈匝数增大，则输出电压增大，T 2的输入电压增大，灯泡两端电压也增大，T 2副线圈中电流变大，则T 2原线圈中电流变大，则输电线r 消耗的功率会变大；变压器T 1副线圈中电流变大，则原线圈中电流也变大，即电流表的示数会变大，故C 正确，D 错误．二、非选择题11．某发电站通过燃烧煤来发电．发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是120kW ，输出电压是240V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25，输电线的总电阻为10Ω，用户需要的电压为220V ．则： (1)输电线上损失的电功率为多少？ (2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？答案 (1)4000W (2)290∶11 解析画出输电线路图如图所示(1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝251×240V＝6000V输电电流I 2＝P U 2＝120×1036000A ＝20A输电线上损失的电功率 ΔP ＝I 22r ＝202×10W＝4000W. (2)输电线上损失的电压 ΔU ＝I 2r ＝20×10V＝200V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝6000V －200V ＝5800V根据理想变压器的变压规律得n 3n 4＝U 3U 4＝5800V 220V ＝29011.12.风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图8所示的风车阵中发电机输出功率为100kW ，输出电压是250V ，用户需要的电压是220V ，输电线总电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：图8(1)画出此输电线路的示意图；(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(3)用户得到的电功率．答案(1)见解析图(2)1∶20240∶11(3)96kW解析(1)如图所示(2)输电线因发热而损失的功率P损＝P×4%＝100kW×4%＝4kW.输电线电流I2＝P损R线＝4×10310A＝20A.升压变压器输出电压U2＝PI2＝100×10320V＝5×103V.升压变压器原、副线圈匝数比：n1 n2＝U1U2＝250V5000V＝120.电压损失U损＝I2R线＝20×10V＝200V. 降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U损＝4800V.降压变压器原、副线圈匝数比n3 n4＝U3U4＝4800V220V＝24011.(3)用户得到的电功率P用＝P－P损＝96kW.13．(2018·三明市高二下学期期末)北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念，作为北京奥运会主场之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇形屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统在有太阳照射时的直接输出功率为1×105W，该发电系统的输出电压为250V，现向远处输电，示意图如图9，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶16，求：图9(1)输电线损耗的电功率；(2)若用户获得220V 电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比．答案 (1)5000W (2)19011解析(1)升压变压器原线圈中的电流I 1＝P 1U 1得I 1＝400 A 根据理想变压器的电流规律n 1n 2＝I 2I 1得升压变压器副线圈中的电流I 2＝25 A 输电线上损耗的电功率ΔP ＝I 22r ＝5 000 W (2)升压变压器副线圈两端的功率P 2＝U 2I 2 解得U 2＝4 000 V输电线上损失的电压ΔU ＝I 2r ＝200 V 降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝3 800 V根据理想变压器的变压规律，得降压变压器原、副线圈的匝数比n 3n 4＝U 3U 4＝19011.。

高中物理第二章交变电流第七节远距离输电课件粤教选修32粤教高中选修32物理课件

12/10/2021
第四页，共四十三页。
3．输电线路的构成：输电过程一般要从发电站开始，经过 _升__压___变压器，高压变电所、_低__压___变电所后，才能提供给工厂和一般用户．输电过程示意图如图所示，主要有：发电机、 _升__压___变压器、输电线路、_降__压___变压器、用电器．
12/10/2021
输电线路上的电压损失和功率损失 1．输电线上的电压损失
(1)电压损失的原因：由于输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在导线上产生电势降落，致使输电线路末端的电压 U′ 比起始端电压 U 低，差值 ΔU＝U－U′称为输电线路上的电压损失．
12/10/2021
第十一页，共四十三页。
(2)造成电压损失的因素 ①输电线有电阻造成电压损失，其大小为 ΔU＝IR(R 为输电线路的电阻)． ②输电线的感抗和容抗造成电压损失．
12/10/2021
第十六页，共四十三页。
(3)减小功率损失的方法根据公式 P 损＝I2R 可知，减小输电线路上功率损失的方法有两种：
①减小电阻：据 R＝ρLS判断 a．减小输电线的长度 L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能通过减小 L 来减小 R. b．减小电阻率 ρ：目前，一般用电阻率较小的铜或铝作为输电线材料． c．增大导线的横截面积 S：这要多耗费金属材料，增大成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
12/10/2021
第二十七页，共四十三页。
发电机的端电压为 220 V，输出电功率为 44 kW，输电导线的电阻为 0.2 Ω，如果用初、次级匝数之比为 1∶10 的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为 10∶1 的降压变压器降压供给用户，求用户得到的电压和功率． [思路点拨] 熟练掌握远距离输电过程中的电压关系、电流关系与功率关系是解决这类问题的关键．

高中物理第2章交变电流第7节远距离输电课件粤教版选修3-21

2．高压直流输电 (1)直流输电的优点不存在_感__抗___和_容__抗___引起的电能损失． (2)直流输电的基本过程在发电站区域经变压器升压，由换流设备将交___流__电___变成直___流__电___，用高压直流电进行远距离传输，在用户区域由_换___流___设__备_将直流电变为交流电，经变压器降压送给用户．
知识点一
学
第七节远距ห้องสมุดไป่ตู้输电
业分
层
测
评
知识点二
什么要高压输电
[先填空] 1．基本要求既能__安__全__、保质，又能减少__电__能__损耗，降低输电系统成本．
远距离输电电路的分析与计算
[先填空] 1．降低输电损耗的途径 (1)减小输电线的电___阻___：在输电距离一定的情况下，为减小_电__阻___，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横___截__面___积__． (2)减小输电线中的电___流___：为了减小输电电___流___，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电_电___压__．

远距离输电-课件

(2)由以上计算式知，在输送电功率一定的前提下，有： ①减少输电线电压、电功率损耗的途径是__提__高__输__电__电__压___ 或__增__大__输__电__导__线__的__横__截__面__积_____．两者相比，当然选择前者． ②若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地．
答案：见解析规律总结：求解输电问题的思路,由于发电机本身的输出电压不可能提高，所以采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压，在解答有关远距离输电问题时，首先要将整个电路
分成几段进行研究，找出跟各段电路相应的物理量；然后利用变压器工作原理和直流电路的基本定律分段列式，最后联立求解，进行计算.另外，还需注意以下几点：
第七节远距离输电
知识点1 从发电站到用户的输电线路 1．线路的主要组成：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用户的用电器等．(如图 2－7－1)
图 2－7－1
2．线路上各部分的物理量：P1、U1、I1、n1为升压变压器原线圈上的物理量，P2、U2、I2、n2为升压变压器副线圈上的物理量，P3、U3、I3、n3为降压变压器原线圈上的物理量，P4、U4、I4、n4为降压变压器副线圈上的物理量，P损、 U损为输电线的功率和电压损耗，R为输电线的电阻．自我。。2021年3月2021/3/52021/3/52021/3/53/5/2021
•
16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/3/52021/3/5Marc h 5, 2021
•
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2021/3/52021/3/52021/3/52021/3/5

2019年高中物理第二章交变电流第七节远距离输电讲义含解析粤教版选修3

远距离输电1．电能输送中线路上的功率损失ΔP＝I2R线，电压损失ΔU＝IR线。

2．减小电能损耗的方法是：采用高压输电和减小导线电阻。

3．高压直流输电能够减少电感和电容引起的电能损失。

一、从发电站到用户的输电线路1．大型发电机发出十几千伏的电压，在发电站区域通过变压器升高到几十万伏，然后进行远距离输电，当电能被输送到用电区域后，再根据不同的用电需求，用变压器将电压降低，这就是远距离输电。

2．实验表明：在输电导线的电阻不变的前提下，提高输电的电压，减小输电电流，可以达到减少输电过程中的功率损耗，更有效地输送电能的目的。

二、为什么要采用高压输电1．电功率损失：输电导线上有电阻，当电流通过时，由于电流的热效应会引起电功率的损失。

可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失。

2．高压输电：减小电阻要增粗导线，增粗导线又带来两个不利：其一，耗费更多的金属材料；其二：会使导线太重，给架线带来很大困难。

只有采用小电流输电才会避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠提升电压来实现。

三、直流输电1．过程发电机发出的交变电流经变压器升压后，由换流设备将交变电流变为直流，用高压直流进行远距离传输，在用户区域由换流设备将直流变为交变电流，经变压器降压送给用户。

2．优点消除电容、电感引起的电能损失，线路损耗小。

1．自主思考——判一判(1)仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少。

(√)(2)在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小。

(√)(3)一般情况下高压输电的导线是铜铝合金而不是银，原因是同种情况下，使用银材料，输电线损失的功率大。

(×)(4)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。

(×)(5)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。

(√)(6)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。

2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电1教案粤教版选修3-2

解答：
根据功率公式 P = U × I，我们可以得到：
I1 = P / U1
I2 = P / U2
代入数据计算得到：
I1 = 1000×10^6 / 220×10^3
I1 ≈ 4545.45A
I2 = 1000×10^6 / 500×10^3
I2 = 2000A
例题4：补偿装置的应用
一条远距离输电线路的额定电压为U=500kV，电阻R=10Ω，电抗X=20Ω。若在输电线路中加入静止无功补偿器（SVC），使得线路的无功功率Q减少50%，求SVC提供的无功功率。
鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决问题。
错题订正：
针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。
引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。
（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）
知识拓展：
介绍远距离输电领域的最新技术发展，拓宽学生的知识视野。
引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。
- 变压器的工作原理演示
- 远距离输电模拟实验
10. 远距离输电在现代电力系统中的应用
- 跨区域输电和电网互联
- 远距离输电技术的发展趋势
- 新能源并网对远距离输电的影响
教学评价与反馈
1. 课堂表现：
- 观察学生在课堂上的参与程度，包括提问、回答问题和互动交流的情况。
- 关注学生在知识讲解和互动探究环节的专注度和兴趣程度。
2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电1教案粤教版选修3-2
主备人
备课成员
教学内容
2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电1教案粤教版选修3-2

第2章第7节远距离输电

流回路，如图2－7－4所示：
图 2 － 7－ 4
交流发电机作为电源，升压变压器的原线圈作为负载，构成第一个回路；升压变压器的副线圈作为电源，输电线电阻和降压变压器的原线圈串联作为负载，构成第二个回路；降压变压器的副线圈作为电源，用户的用电器作为负载构成第三个回路．
2．各部分物理量关系式 U1∶U2＝n1∶n2 I1∶I2＝n2∶n1 U3∶U4＝n3∶n4 I3∶I4＝n4∶n3 U2＝U 线＋U3 P＝P 损＋P 用户 2 P 损＝I2· R 线 I2＝IR＝I3
3．减小输电线路上电压损失和功率损失的方法 2 根据电压损失的表达式 ΔU＝IR 线和 ΔP＝I R 线可知，要减少输电线上的电压损失和功率损失，有两种方法： (1)减小输电线的电阻 R 线：根据电阻定律可知 R 线 L ＝ρS 要减小输电线的电阻 R 线，可采用下述方法： ①减小材料的电阻率 ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线．
B2的变压比分别为1∶4和5∶1，交流电源的内阻r
＝1 Ω，三只灯泡的规格均为“6 V 1 W”，输电线
总电阻为10 Ω.若三只灯泡都正常发光，则交变电
源的电动势E为多大？
解析：设变压器 B1 的原线圈电压为 U1，副线圈电压为 U2，变压器 B2 的原线圈电压为 U3，副线圈电压为 U4.通过 B1 原线圈的电流为 I1，输电线上的电流为 I2，B2 副线圈上的电流为 I3. 根据题意得：U4＝6 V，而 I3＝0.5 A n4 对 B2，由电流关系：I2＝ I3＝0.1 A n3 线路上的损失电压为 ΔU 线＝I2R 线＝1 V
U3 n3 由线路上的电压关系：U2＝ΔU＋U3，＝，可得 U4 n4 n3 U3＝ U4＝5× 6 V＝30 V n4 U1 n1 ＝，将有关数据代入得 U1＝7.75 V. U2 n2 再对 B1 使用电流关系 I1n1＝I2n2，求得：I1＝0.4 A 最后由闭合电路欧姆定律得：E＝I1r＋U1＝8.15 V.

高中物理第二章第七节远距离输电课件粤教版选修3-2

B．由公式 P＝UR2得，输电导线的电阻越大，输电导线上的功率损失越小
拓展二高压输电示意图及几个基本关系
在远距离输电时，输送的电功率为 P，输电电压为 U，所用导线电阻率为 ρ，横截面积为 S，总长度为 L，用户得到的电功率 P 用是多少？
1．远距离输电示意图．
1．(多选)如图为某小型水电站的电能输送示意图，A 为升压变压器，其输入功率为 P1，输出功率为 P2，输出电压为 U2；B 为降压变压器，其输入功率为 P3，输入电压为 U3.A、B 均为理想变压器，输电线的总电阻为 r，则下列关系式正确的是( )
2．高压直流输电． (1)直流输电电路构成．
(2)输电过程：在发电站区域经变压器升压，由换流设备将交流变为直流，用高压直流进行远距离传输，在用户区域由换流设备再将直流变为交流，经变压器降压送给用户．直流输电系统只在输电环节是直流发电环节和用电环节是交流．
拓展一远距离输电的电能损失分析
1．远距离输电时，为什么输电电压越高，输电电流就越小？
提示：输电电压与输电电流满足 P＝UI，保证向用户提供一定的电功率时，输电电压越高，输电电流就越小．
1．输电线路电压、电功率损失分析．
(1)对几个电压的理解．输送电压：输电线始端电压，如图中的 U2.
1．远距离输电时，若保证电能的输送功率不变，则 ()
A．由公式 P＝UR2得，输电电压越高，输电导线上的功率损失越大
2．(多选)远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时 ()
A．升压变压器的原线圈中的电流保持不变 B．降压变压器的输出电压升高 C．降压变压器的输出电压降低 D．输电线上损失的功率增大
3．如图所示，交流发电机向理想变压器 M1 提供 e ＝220 2sin 100πt (V)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 R＝2Ω，输送功率为 10 kW，则输电线上损失的功率为多少？

粤教版高中物理选修3-2第二章-第07节-远距离输电

实际应用
练习
1、远距离输送交变电流都采用高压输 2．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电。我国西北电网正在建设750kV线路。电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是
采用高压输电的优点是（C ）
（D）
A．可节省输电线的铜材料
A．输电线上的电流变为原来的n倍
B．可根据需要调节交流电的频率
B．输电线上的电压损失变为Байду номын сангаас来的1/n2
C．可减少输电线上的能量损耗
C．输电线上的电功率损失变为原来的1/n
D．可加快输电的速度
D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路
长度可变为原来的n2倍
练习
（3）（P65-2）发电机的输出电压为220V，输出功率为110kW,输电线的总电阻为0.2Ω，若不用变压器直接输电，输电线上得损失电压为多少？损失功率为多少？现用5.5kV向外输电，输电线上得损失电压为多少？损失功率为多少？
远距离输电
我们的生活离不开电能，电能是从哪里来的呢？
一、创设情景
• 惠东白盆珠水电站向惠州市区供电，怎样将电能输送过来呢？ • ——用输电导线将发电机与用电器连接起来。
输电导线
发电机
用户
二、发现问题
把功率为220kW的电能以220V的电压输电，分别输送到距离为10m、 100m的地方，发现用户可使用的功率为……
• 2、功率的损失可以定量计算吗？
∆U
I
∆∆U P=I²R
I
P输 U输
P输 U输
P用= U用=
P用= U用=
五、解决问题
在输电过程中，为了降低功率的损耗，可以用什么方法呢？根据∆P=I²R，我们要降低功率损耗，可以有几种方案？

【精品】远距离输电

【关键字】精品第七节远距离输电1．了解输电的过程及输电过程中优先考虑的问题．2．掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径．3．了解能源危机，树立节约能源，合理利用能源的意识．1．输电过程中电能损失的主要原因是输电线上电阻由于发热而引起的，其计算方法是Q＝I2R线t．2．在输送电能的过程中，由于导线有电阻，电流通过时，必然会因发热而损失一定的电能．根据导线的发热功率P＝I2R可知，输电过程中，减少电能损失的方法有两种：一种是减小导线的电阻，另一种是减小输电导线的电流，在保证输送功率不变的前提下，只有提高输电电压，才能减小输电电流．这就是通常采用高压进行远距离输电的道理．3．电路中电能损失ΔP＝I2R＝R，最好不用来算，当用此式时，U必须是输电导线上的电压降，而不能用输电电压来计算．输电技术的发展历史(一)关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论．美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流，而美国发明家威斯汀豪斯和英国费朗蒂则主张采用交流输电．输电技术的发展历史(二)在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明还未用于工业动力．例如，1882年爱迪生电气照明公司(创建于1878年)在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110 V“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500年16 W的白炽灯供电．输电技术的发展历史(三)但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力需求也急剧增大．由于用户的电压不能太高，要输送一定的功率，就要加大电流．而电流越大，输电线路发热就越厉害，损失的功率就越多，而且电流太大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站越远的用户，得到的电压越低．直流输电的弊端，限制了电力的应用，督促人们探讨用交流输电的问题．输电技术的发展历史(四)爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，他成了保守势力的代表，爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全，他还打比方说，沿街道铺设交流电缆，简直等于埋上了地雷，并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验，那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑执行死刑，行刑用的电椅就通以高压交流电，这正好帮了爱迪生的大忙．输电技术的发展历史(五)但为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压，在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离输电的目的．而要改变电压，只有采用交流输电才行.1888年，费朗蒂则设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电，他用钢皮电缆将1万伏的交流电送往相距10公里外的市区变电站，在这里降为2 500 V，再分送到各街区的二级变压器，降为100 V供用户照明．输电技术的发展历史(六)其后，俄国的多利沃布罗沃斯基又于1880年最先制出了功率为100 W的三相交流发电机，并被德国、美国推广使用．事实成功证实了高压交流输电的优越性．并在全世界范围内迅速推广．随着科学的发展，为了解决交流输电存在的问题，寻求更合理的输电方式，人们现在又开始了采用直流超高压输电．输电技术的发展历史(七)但这并不是简单地恢复到爱迪生时代的那种直流输电，发电站发出的电和用户用的电仍然是交流电，只是在远距离输电中，采用换流设备，把交流高压变为直流高压，这样做可以把交流输电用的3条电线减为2条，大大节约了输电导线，目前最长的架空直流线路是莫桑比克的卡布拉巴萨水电站到阿扎尼亚的线路，长1 414公里，输电电压为50万伏，可输电220万千瓦．一、单项选择题1．关于电能输送的以下分析，正确的是(C)A．由公式P＝知，输电电压越高，输电线上功率损失越大B．由公式P＝知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电线上功率损失越大D．由公式P＝UI知，输电线上的功率损失与电流成正比解析：输电线上损失的功率P损＝I2R线＝，公式中的U损指输电线上(即电阻R线)的分压，而不是输电电压，A、B两项错；公式P＝UI是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率，D项错．2．中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为(A)A. B. C．2P D．4P解析：在高压输电中，设输送电功率为P′，输电电压为U，输电线电阻为R，则输电线上损耗的电功率为P＝R，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的，故选A.3．分别用U1＝U和U2＝kU两种电压输送电能，若输送的功率相同，导线上损失的功率也相同，导线的长度和材料也相同，则在两种情况下导线的横截面积之比为S1∶S2等于(C) A．k∶1 B．1∶k C．k2∶1 D．1∶k2解析：由P损＝知损失的功率相同时，导线的横截面积之比与电压的平方成反比．4．(2014·浙江卷)如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则(A)A．用户端的电压为B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为IrD．输电线路上损失的电功率为I1U解析：本题考查远距离输电，难度较小．根据理想变压器的特点，I1U1＝I2U2，则U2＝，A正确．输电线路的电压降(电压损失)为ΔU＝I1r，损失的电功率为ΔP＝I1ΔU＝Ir；变压器原线圈输入功率为I1U1.选项BCD错误，A正确．二、多项选择题5．理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，只有一个副线圈，原线圈两端接交流电源，已知电阻R＝5 Ω，电压表V的读数为100 V, 则(BC)A ．原、副线圈中电流频率之比f1∶f2＝10∶1B ．电流表A2的读数2 AC ．电流表A1的读数0.2 AD ．变压器的输入功率为200 W解析：原、副线圈中电流频率相等，变压器的输入功率为20 W ．A 、D 错误．6．关于远距离输电，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是(CD)A ．升压变压器原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B ．输电线路中的电流只由升压变压器的匝数比决定C ．当用户消耗的总功率增大时，输电线上损失的功率增大D ．升压变压器的输出电压不等于降压变压器的输入电压解析：因输入功率等于输出功率，而发电机输出的电压不变，所以选项A 、B 错误；当用户消耗的总功率增大时，输电线中的电流增大，根据P ＝I 2R ，输电线上损耗的功率增大，选项C 正确；因为输电线上也有电压损失，所以升压变压器输出电压不等于降压变压器的输入电压，选项D 正确．7．远距离输送一定功率的交变电流，若送电电压提高到n 倍，则输电导线上(AC )A ．电能损失为原来的1n 2倍B ．电压损失为原来的1n2倍 C ．电能损失减少n 2－1n2倍 D ．电能损失减少了n －1倍解析：由P 耗＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 线知A 对，再由电能损失减少量是P 损⎝ ⎛⎭⎪⎫1－1n 2可知C 对．由I ＝P U ，知电压提高到n 倍，则电流为原来的1n倍，所以电压的损失是原来的1n，所以B 、D 错误．8．远距离输电时，在输送功率不变的条件下，则在输电线上的功率损失(AD )A ．随输电线电阻的增大而增大B ．与输送电压的平方成正比C ．与输电线上电压损失的平方成反比D ．与输电电流的平方成正比解析：由P 耗＝I 2R 线知A 、D 正确．9．某小型水电站的电能输送示意图如下．发电机的输出电压为220 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.降压变压器原、副线匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则(AD )A.n 2n 1＞n 3n 4B.n 2n 1＜n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析：根据变压器工作原理可知n 1n 2＝220U 2，n 3n 4＝U 3220.由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U 2＞U 3，所以n 2n 1＞n 3n 4，A 正确，B 和C 不正确．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 正确．三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位．)10．某小型实验水电站输出功率是20 kW ，输电线路总电阻是6 Ω.(1)若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5 000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．解析：(1)输电线上的电流强度为I ＝P U ＝20×103380A ＝52.63 A ，输电线路损耗的功率为P损＝I 2R ＝52.632×6 W ≈16 620 W ＝16.62 kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I ′＝P U ′＝20×1035 000 A ＝4 A用户端在变压器降压前获得的电压U 1＝U －I ′R ＝(5 000－4×6)V ＝4 976 V根据U 1U 2＝n 1n 2用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4 976 V ＝226.18 V . 答案：(1)16.62 kW (2)226.18 V11．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小水电站，输送的电功率为P ＝500 kW ，当使用U ＝5 kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻r .(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？解析：(1)由于输送功率为P ＝500 kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12 000度，终点得到的电能E ′＝7 200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I ＝P U计算，为I ＝100 A ，而输电线损耗功率可由P r ＝I 2r 计算，其中P r ＝4 80024kW ＝200 kW ，因此可求得r ＝20 Ω. (2)输电线上损耗功率P r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r ∝1U 2，原来P r ＝200 kW ，现在要求P r ′＝10 kW ，计算可得输电电压应调节为U ′＝22.4 kV .答案：(1)η＝60% 20 Ω (2)22.4 kV12．发电机输出功率为40 kW ，输出电压400 V ，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，到达用户后再用变压器降为220 V ，求：(1)输电线上损失的电功率是多少？(2)降压变压器的变压比是多少？解析：(1)发电机输出的电压为400 V ，经升压变压器后电压为U ＝51×400 V ＝2.0×103 V ，由P ＝UI 得输电线上的电流I ＝P U ＝40×1032.0×103 A ＝20 A.输电线上的功率损失：ΔP ＝I 2·R ＝202×5 W ＝2.0×103 W.(2)输电线上的电压损失：ΔU ＝I ·R ＝20×5 V ＝100 V .加在降压变压器原线圈两端的电压：U 1＝U －ΔU ＝2.0×103 V －100 V ＝1.9×103 V . 降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压) U 2＝220 V .降压变压器的变压比n 1n 2＝U 1U 2＝1.9×103220＝9511. 答案：(1)2.0×103 W (2)95∶11此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word 可编辑版本！。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
二、输电的模型
思考：怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢？
输电线
r 用户
电源
U送
输电线
输送电压：电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压。
输送功率：电源对外发出的功率即输送功率。
三、降低能耗的两个途径
思考：远距离大功率输电面临的困难是什么？
第七节远距离输电
物理-选修3-2-第二章
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地方.而用电的地方却很多,例如:
有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题．即:
一、电能的输送
输送电能的基本要求：
可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
7、某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220 V电压. 求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？（理想变压器）
B．减短输电线长度。
C．减少通电时间。
D．采用高压输电。
《三维》典题强化2
3．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是（ A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电压损失变为原来的1/n2 C．输电线上的电功率损失变为原来的1/n D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n2倍 D ）
四、输电线上的电压损耗的降低
思考：
在输电过程中，电源输送的电压是否全部加在用户上？ r
电源
U损 U送 U用
用户
造成电压损失的因素: （1）输电线电阻造成电压损失 U U 送 U 用 Ir （2）输电线的感抗和容抗造成电压损失．
(高中阶段计算中只考虑输电线电阻造成的电压损失)
交流高压输电的基本环节
4．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，
正确的是（） C A．因为热功率大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。 B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流
U2 P R
，所以应降低输送电压，增
输电，才能减小输电导线上的热损耗。
C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电
远距离输电过程示意图
探究与交流：
在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？
I1
I2 P1 P2
I3
I4
R
P3 U 3 n3
P4
F
U 1 n1
n2 U 2
n4 U 4
R用
功率关系： P1 P2 P2 P P3 电压关系：
U 1 n1 U 2 n2
或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。
D．以上说法均不正确。
5．（多选）发电厂发电机的输出电压为U1，发
电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的
电流为I，学校得到的电压为U2，则输电导线上损
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
耗的功率可表示为（ BCD
A．U 1 R
2
）
(U 1 U 2 ) 2 B． R
C．I2R
D．I（U1-U2）
做一做：P62-例题
把功率为220KW的电能用铝导线输送到10km 以外的地方（铝的电阻率ρ=2.7×10-8Ω·m），要使功率损失为输送功率的10%，（1）用220V的电压输电，导线横截面积大约为多少？（2）若用110KV的电压输电，导线的横截面积是多大？（3）对同种输电线，若分别用110KV和220V输电，损失的功率之比是多少？
在输电线上有功率损失。
讨论与交流：
1、输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？
输电线上功率损失的主要原因是由于输电线有电阻，会有一部分电能转化为热能而损失掉。
ΔP=I2r
讨论与交流：
2、降低输电损耗的途径是什么？
ΔP=I2r
减少输电线的电阻可减少功率损失。减少输电线的电流
3、输送功率一定时，如何减小电流？采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施．
P3 P4
U 3 n3 U 4 n4
P I 22 R
U 2 U U 3
I 1 n2 电流关系： I n 2 1
I2 I3
I 3 n4 I 4 n3
I3
P P2 U 3 U2 U3 R
1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是 A．使输电线粗一些。（D ）
6、某交流发电机输出功率为5×105 W，输出电压为U=1.0×103 V，假如输电线的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380 V. (1)画出输电线路的示意图（标明各部分的符号）
（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）