高中物理 第4章 远距离输电 第3节 电能的远距离传输“输电电压的发展历史和特高压的定义”问答素材
高中物理远距离输电
第四节 远距离输电一、 输电过程(如图所示)二、输送电流(1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U ′R. 三、输电导线上的能量损失和电压损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt . 1、电压损失 ：(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR .2、 功率损失：(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝(P U)2R 3、 降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻，由电阻定律R ＝ρl S可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积．(2)减小输电导线中的输电电流，由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流．四、 远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析． 五、 远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3.(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线.(4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝(P 2U 2)2R 线． 在远距离输电问题中，计算线路功率的损耗时 应用P 损＝I 2线R 线，其原因是I 线可以由公式P 输入＝I 线U 输入求出，而P 损＝U 线I 线和P 损＝U 2线R 线则不常用，其原因是在一般情况下，U 线不易求出，且易将U线和U输入相混而造成错误．典例分析：例1、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，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，不考虑其他因素的影响．则( )A．送电电流变为原来的2倍 B．输电线上降落的电压将变为原来的2倍C．输电线上降落的电压将变为原来的12D．输电线上损耗的电功率将变为原来的12例2、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，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则下列关系式中正确的是( )A．P′＝U2Sρl B．P′＝P2ρlU2SC．P用＝P－U2SρlD．P用＝P(1－PρlU2S)例3、远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是( )A．输电线上的电功率损失是原来的1/n；B．输电线上的电功率损失是原来的1/n2；C．输电线上的电压损失是原来的1/n； D．输电线上的电压损失是原来的n倍例4、在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( ) A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大例5、一座小型发电站的输出功率是20 kW，输电线路总电阻是5 Ω.(1)若输电电压是400 V，输电线路损耗的功率是多少？(2)若改用5000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，用户得到的电压是多少？例6、一台发电机输出的电功率为100kw，输出电压为250v，先欲向远处输电，若输电线总电阻为8Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，要向用户输送200v电压，求：（1）试画出这次输电线路的示意图；（2）输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少？（3）用户得到的电功率是多少？课堂针对练习：1、在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比2、通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( ) A.PR kU ，1n B ．(P kU )2R ，1n C.PR kU ，1n 2 D ．(P kU )2R ，1n2 3、某发电厂原来用11kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV 输电，输送的电功率都是P ，若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是（ ） A. 据公式U P I /=，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20 B. 据公式R U I /=，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C. 据公式R I P 2=，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400D. 据公式R U P /2=，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍4、为消除高压输电线上的凌冰，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，高压线上送电电压为U ，电流为I ，热耗功率为P ；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P ，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )A ．输电电流为3IB ．输电电流为9IC ．输电电压为3UD ．输电电压为13U5、有一台内阻为Ω1的发电机，供给一个学校用电，升压变压器的匝数比4:1，降压变压器的匝数比1:4，输电线总电阻是Ω4，全校共有22个教室，每个教室有“220V 40W ”的电灯6盏，若要保证全部电灯正常发光，则： （1）发电机的输出功率应是多大？ （2）发电机的电动势是多大？ （3）输电效率是多大？6、在离用电单位的较远处建了一座小型的水电站，发电机输出功率为5kW ，输出电压为220V ，输电线的电阻Ω12，允许输电线路损耗功率为输送功率的6%，用电单位所需的电压为220V ，根据上述条件：（1）画出供电的电路示意图；（2）计算所用的升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各是多少？（设变压器为理想变压器）课后巩固练习：1、关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是( )A．由功率P＝U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻B．由P＝IU，应低电压小电流输电C．由P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对2、一小水电站，输出的电功率为20kW，输电线总电阻为Ω5.0，如果先用400V电压输送，后又改用2000V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是（）A. 减小50WB. 减少1200WC. 减少61068.7⨯W D. 增大61068.7⨯W3、发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )A.U21RB.U1－U22RC．I2R D．I(U1－U2)4．远距离输电，原来用电压U0输电，在输电线上损失的电功率为P0，现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的1/10，则输电电压应为( )A．100 U0 B.10 U0 C．U0/10 D．U0/1005、水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3300V送电，则线路损失可降为( )A．3.3 kW B．1.1 kW C．30 kW D．11 kW6、某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW，现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( )A．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻7、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=380V.(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）8、小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW，输出电压为350 V，输电线总电阻为4Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器．输电电路图如图所示，求：(1)输电线上的电流．(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比．(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比．。
鲁科版高中物理选修3-2第四章第三节电能的远距离传输
电能的远距离传输【教学目标】一、知识与技能1、知道电能输送过程中有功率损失和电压损失，2、通过探究理解降低这两种损失的方法。
3、通过探究理解远距离高压输电电路的构造，4、理解并会计算输电系统的输电电压、输电电流、功率损耗、电压损耗。
5、了解电网供电的优点和输电的新技术。
二、过程与方法1、通过阅读、思考与讨论，提高学生分析解决实际问题的能力。
2、通过理论探究、学生实验验证、演示实验验证相结合，引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，培养学生的科学研究方法。
三、情感态度与价值观1、通过实验探究引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，在学习知识的同时获得一定的成就感。
2、体会物理知识在生产、生活中的巨大作用，激发学生学好知识投身祖国建设的热情。
【教学重点难点】学习重点：通过探究理解远距离高压输电电路的构造，输电线上电能损失的计算。
学习难点：理解并会计算高压输电的输电电压、输电电流、功率损耗、电压损耗。
【教学流程】【教学过程】一、探究一：输电线的电阻对远距离输电的影响现实生活中，发电站往往距离电力用户很远，这样就导致了远距离输电的问题。
输电时，由于输电距离很远使得导线上存在不可忽略的电阻，电阻的电流热效应导致电能损耗，造成了能源的浪费。
请据下图填空：①输电电流: I= P/U；②电压损耗: △U = IR ； ③功率损耗: △P = I 2R ；分组实验一：体验输电线的电阻对远距离输电的影响 器材：学生低压交流电源（4V ），滑动电阻器（最大50Ω），小灯泡（额定电压4V ），导线若干要求：请使用以上器材模拟上图中的远距离输电电路，以滑动电阻器（最大50Ω）作为输电线的电阻，以小灯泡作为用电设备。
电路图：观察：1）改变滑动电阻器的阻值（相当于加大输电线长度，即增加输电线的电阻），观察小灯泡的亮度变化。
2）注意记住滑动变阻器的有效阻值大概为多少时小灯泡就不亮了，并和后面的实验二进行对比现象： 结论： 演示实验一和学生分组实验一实物图二、探究二：减少远距离输电损耗的方法1、远距离输电电路的两种损耗：⑴功率损耗：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。
2019年高中物理第4章第3节电能的远距离传输讲义含解析鲁科版选修3_2
电能的远距离传输1．为什么要采用高压输电 (1)两种输电方式损失比较(2)降低两种损失的途径——高压输电输送电功率不变的前提下提高输电电压，会减小输电电流，从而减小导线上的电功率损失和电压损失。
在电能的输送过程中，U 为输电电压，r 为输电线电阻，则输电线中电流为I ＝Ur，这种说法对吗？解析：不对。
U 为输电电压，而不是加在输电导线上的电压。
2．高压交流输电 (1)基本环节 发电厂站―→高压输电线路―→用户(2)电路原理图 如图所示。
3．高压直流输电 (1)组成部分主要由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。
(2)原理图 如图所示。
(3)主要用途主要用于远距离大功率输电、联系不同频率或相同频率但非同步运行的交流系统等。
1．高压直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗(√) 2．家庭照明线路的电线线芯通常是铜或铝(√) 3．采用高压输电的优点是可加快输电的速度(×)解析：1.稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗，1正确。
2．为了减小导线上的功率损失，家庭照明电路应选用电阻率小的材料，2正确。
3．高压输电可减少输电线上的能量损失，与输电速度无关，3错误。
1．输电线上的电功率损失(1)原因：输电导线有电阻R 线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。
(2)计算式：①P 线＝I 2R 线，②P 线＝IU 线，③P 线＝U 2线R 线。
2．输电线上的电压损失若用U 表示输电线始端电压，U ′表示输电线末端电压，则U 线＝U －U ′或U 线＝IR 线。
3．电压损失与输电电压的关系如果远距离输电的电功率P 不变，输电电压为U ，输电导线电阻为R 线，则输电导线上发热损失的功率P 损＝I 2R 线＝P 2U 2R 线，因此输电电压若提高到nU ，则P 损将减为原来的1n2。
[典例1] 某变电站用220 V 的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%。
若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？[思路探究](1)明确两次输送功率相同。
高中物理第4章远距离输电第3节电能的远距离传输课件鲁科版
BD
二、如何分析远距离输电回路
1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图， 如上图所示，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．
2．电路被划分为几个独立的回路，在每个回路中，变压
器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的 电源，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律，串、并联电路 规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥 梁．
电流，减小功率损失和电压损失．
3．高压输电 电阻 就要增粗导线，增粗导线又带来两个不利： 减小________
其一，耗费更多的金属材料；其二，会增加架设难度，只有采
电流 输电才会避免上述问题，在保证输送功率不变的 用小________ 电压 来实现． 情况下，减小电流必须靠提升________
二、高压交流输电
1．输电线上的功率损失 (1)原因：输电导线有电阻 R线 、电流流过输电线时，电流 的热效应引起电功率的损失．
(2)计算式：除了利用 ΔP＝P－P′计算输电线路上的功率 损耗外，还可用下列方法计算： ①ΔP＝I2R，I 为输电线路上的电流，R 为线路电阻． ΔU2 ②ΔP＝ R ， ΔU 为输电线路上损失的电压， R 为线路电阻． ③ΔP＝ΔUI，ΔU 为输电线路上损失的电压，I 为线路上的 电流．
阻率ρ较小的材料，这种方法在实际生产中效果有限． 电流 ，在输出功率不变时，由P＝ UI知， ②减小输电________
电压 来减小I. 可提高________
2．输电线路上的电压损失 (1) 输电线上的电压损失：输电线上电阻 R 两端电压 ΔU ＝ IR ，这样用户得到的电压 U′ ＝ __________ ______ U－ΔU ，即 ΔU ＝ U － U′是输电线中的电压损失． (2)减小输电线上电压损失的方法 电阻 ，可用横截面积大的导线和 ρ ①减小输电线上的 ________ 较小的材料．横截面积不能无限增大，电阻率小的材料价格昂 贵，不适合远距离输电． 电流 ． ②减小输电_______ 高 电压，以减小输电 总之，在远距离输电时必须采用______
高中物理新选修课件远距离输电
02
远距离输电系统组成与设备
发电厂、变电站及用户端设备简介
发电厂
将一次能源转换为电能的场所， 根据能源类型可分为火力发电厂 、水力发电厂、风力发电厂等。 发电厂的主要设备包括锅炉、汽
轮机、发电机等。
微波辐射式无线输电
将电能转换为微波形式，通过天线发射和接收实现电能无线传输。
激光式无线输电
将电能转换为激光形式，通过光学系统发射和接收实现电能无线传 输。
人工智能和大数据在优化运营管理中作用
智能化监控和运维
01
利用人工智能技术对输电设备进行实时监控和故障诊断，提高
运维效率和准确性。
大数据分析与优化
利用直流电在导线中的传输特性，通过换流站将 交流电转换为直流电进行远距离传输，再在接收 端通过逆变器将直流电转换回交流电供给用户。
02 HVDC系统组成
主要包括换流站、直流输电线路和控制系统。其 中，换流站是实现交流电和直流电转换的关键场 所，包括整流器和逆变器等设备。
03 HVDC传输优势
与交流输电相比，直流输电具有线路造价低、损 耗小、输送容量大、稳定性好等优点，尤其适用 于海底电缆和长距离大容量输电。
对比分析直流输电和交流输电的优缺点， 讨论在不同场景下两种输电方式的选择依 据。
新能源并网对远距离输电的影响
未来远距离输电技术的展望
分析新能源并网对远距离输电系统稳定性 、安全性和经济性等方面的影响，提出应 对策略和措施。
展望未来远距离输电技术的发展趋势，探 讨新型输电技术、智能电网等前沿技术在 远距离输电领域的应用前景。
电磁辐射可能对动物的生 殖系统、神经系统等产生 不良影响，降低生物多样 性。
远距离输电知识点
远距离输电知识点在现代社会中，电能的传输和分配是至关重要的。
远距离输电技术使得电能能够从发电厂高效、稳定地输送到远方的用户端，满足人们生产和生活的用电需求。
接下来，让我们一起深入了解一下远距离输电的相关知识点。
首先，我们要明白为什么需要远距离输电。
随着社会的发展，能源分布和用电需求往往存在地域上的不均衡。
大型发电厂通常建在能源资源丰富的地区，比如煤炭产区、水力资源丰富的河流附近或者风能充足的区域。
而用电负荷中心则可能在远离这些能源产地的大城市或工业区。
为了将电能从能源产地输送到用电中心，就必须依靠远距离输电技术。
在远距离输电中，有几个关键的概念和因素需要掌握。
一是输电电压。
输电电压的高低直接影响着输电的效率和成本。
提高输电电压可以降低输电线路中的电流，从而减少线路上的电能损耗。
这是因为电能在输电线路上的损耗主要是由电流通过电阻产生的热效应造成的。
根据焦耳定律，电流越大，电阻上产生的热量就越多，电能损耗也就越大。
所以，通过提高电压、降低电流，可以显著减少输电过程中的能量损失。
二是输电线路的电阻。
输电线路通常由金属导线构成，具有一定的电阻。
电阻的大小与导线的材料、长度、横截面积等因素有关。
为了降低电阻，在实际工程中会选用电阻率较小的材料，比如铜或者铝来制造导线。
同时，增加导线的横截面积也可以减小电阻，但这会增加导线的成本和重量。
三是变压器的作用。
变压器在远距离输电中起着关键的作用。
在发电厂，电能通过升压变压器将电压升高，以便在输电线路上进行远距离传输。
到达用电地区后，再通过降压变压器将电压降低，以供用户使用。
变压器的工作原理是基于电磁感应，通过改变线圈的匝数比来实现电压的变换。
四是无功功率和有功功率。
有功功率是实际用于做功的功率，比如驱动电机、照明等。
无功功率则是用于建立磁场和电场的功率，虽然它不直接做功，但对于维持电力系统的稳定运行是必不可少的。
在远距离输电中，要合理控制无功功率的流动，以提高输电效率和系统的稳定性。
高中物理第4章远距离输电4.3电能的远距离传输课件鲁科选修3_2
为 U2,下面选项表示输电导线上损耗的功率正确的是( )。
A.������1 2
������
B.(������1 -������2 )2
������
C.I2R D.I(U1-U2)
【答案】BCD
3.(多选)如图所示,输送功率为 P,输送电压为 U,输电线电阻为 R,用户得到的电压为 U',则下列选项正确的是( )。
电流 相位相同,交变电流的 频率相同。
3.高压直流输电
直流输电的优点:a.节约线材;b.不存在 感抗和 容抗引起
的损耗;c.不需要考虑电网中各台交流发电机的同步运行问题。
1.降低输电损耗的两个途径是什么?
解答:一个是减小输电线的电阻,另一个是减小输电线中的电流。
2.高压交流输电中的电压是不是越高就越好?
解答:不是。
3.高压直流输电中换流器的作用是什么?
解答:将交流电与直流电进行相互转换。
1.2017 年 1 月 4 日,昌吉(新疆)—古泉(安徽宣城)特高压输电
工程跨越秦岭。500 千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重
大工程。若输送功率为 3200 万千瓦,原来采用 200 千伏输电,由于输
教学建议:通过自学讨论法、阅读法、讲解法讨论减少输电过程 中电能损失、电压损失的方案,让学生了解远距离输电时采用高压输 电的优点,知道输电线上损失的电能、电压与输送电压的关系。要结 合现代科技问题了解交流配电网的构成及意义。还可组织学生参观 当地的输配电线路或查阅资料,了解“发电站一变电站一住宅”的输 配电过程。
课时 4.3 电能的远距离传输
1.了解从变电站到用户的输电过程,知道远距离输电时应用高 电压的道理。
2.理解降低输电损耗的两个途径及其各自的优缺点。 3.掌握远距离输电的典型电路,并能利用电路知识,变压器规律 等解决有关问题。 4.通过输电过程的分析,培养发现问题、解决问题的能力。
2020_2021学年高中物理第四章远距离输电第3节电能的远距离传输教案鲁科版选修3_2
电能的远距离传输一、教学目标知识目标“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。
2.知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失。
3.知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失。
4.理解远距离输电要用高压。
技能目标培养学生实验探究、分析、综合和应用能力。
情感态度目标1.培养学生遇到问题要认真分析的态度和用科学方法研究的精神。
2.介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。
重点难点重点：理论和实验相结合分析如何减少输电过程的电能损失、远距离输电的原理难点：远距离输电原理图及各物理量关系的理解二、教材分析本节课是前面几节知识的实际应用，通过本节的学习加强学生运用所学知识解决实际问题的能力。
通过本节的学习，要注意培养和提高学生运用物理知识分析、解决实际问题的能力.教材写得比较详细、通俗，可让学生阅读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论。
在内容的处理上，应注意以下几个方面：1.对于电路上的功率损失，可引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，然后运用实验验证得出结论.2.讲解电路上的电能损失，是本节教材新增加的。
目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面。
但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析。
ΔU=U-U′与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论。
要通过具体的例子，可引导学生进行讨论，澄清认识.要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，似快而实慢。
4.课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好。
希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法.本节课介绍高压直流输电既可以开阔学生眼界，也可以增加知识。
三、学情分析学生常常容易将导线上的电压损失面与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论。
高中物理第4章远距离输电第3节电能的远距离传输鲁科32鲁科高二32物理
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2．(多选)如图为发电厂向远处用户的输电电路示意图，升压变 压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电 线的电阻均不变．若输送功率增大，下列说法中正确的是( )
A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
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命题视角 1 “电损”问题的定性分析 (多选)关于电能的输送，下列说法正确的是( )
A．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 B．在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越 粗的导线损失的能量越小 C．电能输送使用铜铝合金而不是银，原因是同种情况下，使 用银材料，输电线损失的功率大 D．在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越 细的导线损失的能量越小
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输电线上电压损失和功率损失的计算 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．
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(2)减小输电线上功率损失的方法 ①减小输电线的电阻 R 线：由 R 线＝ρSl 得，要减小 R 线，在 l 保 持不变的情况下，可以减小 ρ，增大 S. ②减小输电电流 I：由 P＝UI 得，在输送功率一定的情况下， 提高输电电压，即可减小输电电流． 采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施．
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命题视角 2 “电损”问题的定量计算 (多选)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，下列 说法正确的是(不考虑电抗产生的损失)( ) A．功率损失是原来的n1 B．功率损失是原来的n12 C．电压损失是原来的n1 D．电压损失是原来的 n 倍
高中物理第4章远距离输电第3节电能的远距离传输教学案鲁科版2
第3节电能的远距离传输一、为什么要采用高压输电 1．两种损失比较两种损失 主要原因 大小表示减小办法 电功率损失 输电线有电阻电流产生焦耳热ΔP ＝I 2R 减小R 减小I电压损失输电线电阻的电压降ΔU ＝IR2．降低两种损失的途径——高压输电在保证输送电功率不变的前提下提高输电电压，会减小输电电流，从而减小导线上的电功率损失和电压损失。
二、高压交流输电 1．基本环节 发电厂站――→升压变压器高压输电线路――→降压变压器用户2．电路原理图图 431三、高压直流输电1.电能在远距离传输过程中有电功率和电压损失，减小电阻不经济，减小电流最合算。
2．在输送电功率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，据ΔP ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R 知，输电线上的电功率损失将降为原来的1n2。
3．在电能远距离传输中，可将回路划分为几个独立的回路，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律和串、并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。
1．组成部分高压直流输电系统主要由整流站、直流线路和逆变站三部分构成。
实际上直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电环节和用电环节仍是交流，输电过程中只用两根导线。
2．优越性(1)节省材料，输电结构简单，占地面积小。
(2)不存在感抗和容抗引起的损耗。
(3)不需要考虑电网中的各发电机的同步运行问题。
1．自主思考——判一判(1)为了减少能量损失，要高压输电，而且越高越好。
(×) (2)输送功率一定时，提高输送电压，可以减少功率损失。
(√) (3)电压损失ΔU ＝IR 线和电功率损失ΔP ＝I 2R 线中I 可以通过I ＝P 送U 送求得。
(√) (4)负载越多，即用电高峰期，ΔU 、ΔP 也越大。
(√) (5)高压直流输电与高压交流输电的区别在于输送环节。
(√) 2．合作探究——议一议(1)电能的输送要达到什么要求？输送电压是不是越高越好？ 提示：①输送电能要达到三个方面的要求： a ．可靠：保证供电线路正常工作，少有故障。
高中物理第4章远距离输电第3节电能的远距离传输电力发展史素材鲁科版选修3_2
电力发展史一.世界电力发展史电力工业起源于10世纪后期。
1875年，巴黎北火车站建成世界上第一座火电厂，为附近照明供电。
1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，是世界上最早出售电力的电厂。
1880年代，在英国和美国建成世界上第一批水电站。
1913年，全世界的年发电量达 500亿千瓦时，电力工业已作为一个独立的工业部门，进入人类的生产活动领域。
20世纪30、40年代，美国成为电力工业的先进国家，拥有20万千瓦的机组31台，容量为30万千瓦的中型火电厂9座。
同一时期，水电机组达5～10万千瓦。
1934年，美国开工兴建的大古力水电站，计划容量是 888万千瓦，1941年发电，到1980年装机容量达649万千瓦，至80年代中期一直是世界上最大的水电站。
1950年，全世界发电量增至9589亿千瓦时，是1913年的19倍。
50 、60、70年代，平均年增长率分别为9.4％、8.0％、5.3％。
1950～1980年，发电量增长7.9倍，平均年增长率7.6％，约相当于每10年翻一番。
1986年，全世界水电发电量占 20.3％，火电占63.7％，核电占15.6％。
20世纪70年代，电力工业进入以大机组、大电厂、超高压以至特高压输电，形成以联合系统为特点的新时期。
1973年，瑞士BBC公司制造的130万千瓦双轴发电机组在美国肯勃兰电厂投入运行。
苏联于1981年制造并投运世界上容量最大的120万千瓦单轴汽轮发电机组。
到1977年，美国已有120座装机容量百万千瓦以上的大型火电厂。
1985年，苏联有百万千瓦以上火电厂59座。
1983年，曰本有百万千瓦以上的火电厂32座，其中鹿儿岛电厂总容量440万千瓦，是世界上最大的燃油电厂。
世界上设计容量最大的水电站是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水电站，设计容量1260万千瓦，近期装机容量达490万千瓦，采用70万千瓦机组，与运行中的世界最大水电站美国大古力水电站的世界最大水轮机组70万千瓦容量相等。
高中物理第4章远距离输电第3节电能的远距离传输课件鲁科版选修3-2
学
业
第 3 节 电能的远距离传输
分
层
测
评
知 识 点 二
为什么采用高压输电
[先填空] 1．电功率损失 由于电流的 热效应会引起电功率的损失，且满足 P 损＝I2R 线，可以通过减小 输电线的电阻或减小输送电流来减小电功率的损失．
3．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，会使电抗更大，造成更大的电压损失．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，减小电流必须靠升高电压来实 现．
处理远距离输电问题的方法 处理远距离输电问题的方法，关键是抓住一图三线，一图即输电的线路图， 三线即三个关系：功率关系、电压关系和电流关系，抓住一图三线，按照从前 到后或从后向前的顺序分析，ΔP＝I2R，I 为输电线上的电流，R 为线路电阻． 2．ΔP＝UR2线，U 线为输电线路上损失的电压，R 为线路电阻． 3．ΔP＝U 线·I，U 线为输电线上损失的电压，I 为线路上的电流．
高压交流输电和高压直流输 电
[先填空] 1．高压交流输电 (1)基本环节 升压变压器
降压变压器
发电厂（站） ―→ 高压输电线路 ―→ 用户
2．高压直流输电 (1)主要构造 整流站、直流线路和逆变站三部分． (2)原理图：(如图 4-3-5 所示)
图 4-3-5
(3)高压直流输电的优点 高压直流输电的过程是在高压交流输电的基础上完善而成的，它的主要优 点有： ①节省材料，架设方便． ②不存在容抗和感抗引起的损耗． ③易于建设输电网，不需要考虑各发电机的同步问题．
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“输电电压的发展历史和特高压的定义”问答问：输电电压的分类情况如何？特高压又是怎样定义的？
答：交流输电电压一般分高压、超高压和特高压。
国际上，高压（HV）通常指35～220千伏电压。
超高压（EHV）通常指330千伏及以上、1000千伏以下的电压。
特高压（UHV）定义为1000千伏及以上电压。
高压直流（HVDC）通常指的是±600千伏及以下的直流输电电压，±600千伏以上的电压称为特高压直流（UHVDC）。
就我国而言，交流高压电网指的是110千伏和220千伏电网；超高压电网指的是330
千伏、500千伏和750千伏电网；特高压电网指的是1000千伏电网。
高压直流指±500千伏及以下直流系统，特高压直流指±800千伏直流系统。
以上的电压等级均为标称电压。
特高压电网建成后，将形成以1000千伏交流输电网和±800千伏直流系统为骨干网架，具有坚强的超高压输电网和可靠的高压输电网，以及高压直流输电和配电网构成的分层、分区，结构清晰的现代化大电网。
问：国内外电网电压等级的发展情况如何？
答：为了提高输电经济性能，不断满足大容量和长距离输电的需求，电网电压等级在不断提高。
100多年来，输电网电压从最初的13.8千伏，逐步发展到高压20千伏、35千伏、66千伏、110千伏、134千伏、220千伏、230千伏；20世纪50年代后迅速向超高压330
千伏、345千伏、380千伏、400千伏、500千伏、735千伏、750千伏、765千伏发展；20世纪60年代末，开始进行1000千伏（1100千伏、1150千伏）和1500千伏电压等级特高压输电工程的可行性研究和特高压输电技术的研发。
1908年，美国建成了110千伏输电线路，1923年又建成第一条230千伏线路。
1952年，瑞典建成世界上第一条380千伏超高压线路。
1954年美国建成第一条345千伏线路。
1965年在加拿大建成世界第一条735千伏线路，之后1969年美国又建成765千伏线路。
1985年，前苏联建成第一条1150千伏特高压输电线路。
我国电网主要是在解放后发展起来的。
1952年自主建设了110千伏输电线路，逐渐形成京津唐110千伏输电网。
1954年，建成丰满至李石寨220千伏输电线，逐渐形成东北220千伏骨干网架。
1972年，建成330千伏刘家峡—关中输电线路，全长534千米，逐渐形成西北电网330千伏骨干网架。
1981年建成500千伏姚孟—武昌输电线路，全长595千米，逐步形成华中500千伏骨干网架。
1989年建成±500千伏葛洲坝—上海高压直流输电线，实现了华中—华东两大区的直流联网。
2005年在西北电网建成第一回750千伏输电线路。
问：输电电压与线路输电能力的关系如何？
答：理论上，输电线路的输电能力与线路电压的平方成正比，与输电线路的波阻抗成反比。
一般来讲，不同电压等级输电线路的波阻抗，随电压升高有所减少，但变化不大。
在近似估计不同电压等级的同样输电距离的输电能力时，可近似认为它们的波阻抗具有相似的幅值。
在估算线路的送电能力时，可以认为电压升高一倍，功率输送能力提高4倍。
若考虑输电线路的波阻抗变化情况，其输送能力的提高将大于4倍。
问：输电线路的自然功率是如何定义的？不同电压等级的自然功率关系如何？
答：自然功率是在输电线路首端连接幅值为标称电压UN的电压源、末端连接幅值与ZC=波阻抗相等的电阻负荷时，线路所输送的功率。
此时单位长度线路串联电抗消耗的无功与并联电容发出无功相同，沿线电压恒定为UN。
其中L0是输电线路的单位长度的串联电感，C0是线路单位长度的电容。
自然功率P0≈U2/ZC。
不同电压等级线路的自然功率一般为：330千伏线路295兆瓦；500千伏线路885兆瓦；765千伏线路2210兆瓦；1100千伏线路5180兆瓦；1500千伏线路9940兆瓦。
问：相邻两个电压等级的级差如何确定？能否采用750千伏作为500千伏电网的更高一级电压等级？
答：普遍认为超高压电网更高一级电压标称值应高出现有电网最高电压1倍及以上。
这样，输电容量可提高4倍以上，不但能与现有电网电压配合，而且为今后新的更高电压的发展，留有合理的配合空间，做到简化网络结构，减少重复容量，便于潮流控制，减少线路损耗，有利于安全稳定运行。
在500千伏电网基础上按1.5~1.6倍选用750千伏（765千伏）为新的更高电压等级是不可取的，因为对短距离输电而言，750千伏输电不如500千伏合理，而对远距离750千伏不如1000千伏好。
比较合理的超高压—特高压电网电压系列为：330千伏（345千伏）～750千伏（765千伏）～1500千伏系列和220千伏～500千伏～1000千伏（1100千伏）系列。
问：特高压电网的引入时间如何估算？我国应该何时引入特高压？
答：特高压引入的时间，指的是从现有超高压电网开始形成到第一条特高压输电线路投入运行所需经历的时间。
引入特高压输电的时间由输电需求和技术可行性决定。
一般来说，更高一级电压的引入时间，就是尖锋负荷功率增长到4倍及以上的时间。
历史发展情况表明，在经济持续增长阶段，新的更高电压等级的出现时间一般为15～20年。
我国现有500千伏电网的装机容量已经超过当初引入第一回500千伏线路时的7倍以上，未来电网容量还要持续快速增长，因此应尽快建设更高一级电压等级电网。
问：发展特高压电网的主要目标是什么？
答：发展特高压输电主要有三个目标：（a）大容量、远距离从发电中心向负荷中心输送电能。
（b）超高压电网之间的强互联，形成坚强的互联电网，目的是更有效地利用整个电网内各种可以利用的发电资源，提高互联的各个电网的可靠性和稳定性。
（c）在已有的、强大的超高压电网之上覆盖一个特高压输电网，目的是把送端和受端之间大容量输电的主要任务从原来超高压输电转到特高压输电上来，以减少超高压输电的网损，提高电网的安全性，使整个电力系统能继续扩大覆盖范围，并更经济、更可靠运行。