高考物理考点专题远距离输电

功率电器使用增多，下列说法中正确的
A．变压器的输出电压 U2 增大，且 U >U
B．变压器的输出电压 U4 增大，且 U2<U1
C．输电线损耗的功率增大
43
D．输电线损耗的功率不变
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4．如图为远距离的简化电路图。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，流入用户端的电流为 I2。则
专题 54 远距离输电
一、远距离输电 1．输电过程（如图所示）
2．输送电流
（1） I
P U
；
（2） I
。 U U R
3．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热
产生的，表达式为 Q=I2Rt。
1
4．电压损失
（1）ΔU=U–U′；
（2）ΔU=IR。
5．功率损失
（1）ΔP=P–P′；
（2）ΔP=I2R=(UP )2R。 6．降低输电损耗的两个途径
4
间的关系是 ， ，P =P ； U1 n1 U 2 n2
I1 n
I2
2
n
12
1
②理想的降压变压器联系了回路 2 和回路 3，由变压器原
理可得：线圈 3（匝数为 n3 ）和线圈 4（匝数为 n4 ）中各个量
间的关系是 ， ，P =P 。 U 3 n3 U 4 n4
I 3 n4 I 4 n3
34
（3）掌握一个守恒
10
则输电线损耗功率Pr I22 r 6 000 W
（3）输电线上损耗的电压U r I2 r 300 V
降压变压器原线圈U3 U2
降压变压器匝数比
n3 n4
U 3
U4
Ur 2 200 V 10 :1
（4） P4 P3 2P r P 44 000 W
所以灯的盏数
P
4
盏 1100
n
P
0
11
1．如图为实用型高温超导电缆，利用超导电缆可实现无损耗 输电。现有一直流电路，输电线的总电阻为 0.4 Ω，它提 供给用电器的电功率为 40 kW，电压为 800 V。若用临界温 度以下的超导体电缆替代原来的输电线，保持供给用电器 的功率和电压不变，那么节约的电功率为
1 900 220
。 95
11
1．在如图所示的远距离输电的电路图中，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，开关 S 闭合后，下列说法正确的是
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A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输入电压减小 C．流过灯泡 L 的电流减小 D．发电厂的输出功率增大
A．输电线路上损失的电功率 I1U B．输电线上的电压降为 U
能量守恒关系式 P1=P +P 损3
如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为 10 kW，输 电电压为 400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，
5
使用 2 kV高压输电，最后用户得到 220 V、9.5 kW的电，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比 1 ； 2
（2）输电线路导线电阻 R；
A．1 kW
B．10 kW
C．1.6 kW
D．1.6×103 kW
2．在远距离高压输电线路中，设输送电功率、输电线路上损
失的功率、导线长度和材料均相同，若两次输电电压
12
U :U =1:k，则此两种情况下导线横截面积 S :S 为
A．11:k2
B．k:1
12
C．1:k2
D．k2:1
3．如图所示，发电机的输出电压 U1 和输电线的电阻 r 均不变， 变压器均为理想变压器。随夏季来临，空调、冷风机等大
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（1）升压变压器副线圈两端的电压； （2）输电线上损耗的电Байду номын сангаас率； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比。 （4）该厂安装的都是“220 V 40 W”的电灯，不考虑其他 电器，则允许同时开多少盏灯？
【答案】（1）U2 2500 V
（2）Pr 6 000 W
（3） n3 n4
10 :1
（4）
n 1100
n :n
（3）用户降压变压器、原副线圈匝数比n :n4 。 3
【参考答案】（1）
n1 n2
1 5
（2） R 20
（3） n3 95 n4 11
【详细解析】（1）升压变压器原、副线圈匝数比为
n1 U1 400 1 n2 U2 2 000 5
（2）导线电阻 R 与输送电流和输电线上损失的电功率有
6
关，有 P损 I2
R
而联输立送有电流决定于输出电压及输送功率，所以有 R P损 I2
U P损 P(2 )2
0.5
13 0
(2 10
000 103
)
2
20
IP U2
（3）设降压变压器原线圈上电压为 3 ，则
U
U 3 U2 IR 2 000 V 5 20 V=1 900 V
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
n3 n4
U3 U4
ΔU=I线
2R线
=( P2 ) U2 2
R
线。
当输送功率一定时，输电电压增大到原来的 n 倍，输电
线上损耗的功率就减小到原来的
1 n2
。
3．远距离输电问题的“三二一”
（1）理清三个回路
（2）抓住两个联系 ①理想的升压变压器联系了回路 1 和回路 2，由变压器原 理可得：线圈 1（匝数为 n1 ）和线圈 2（匝数为 n2 ）中各个量
（1）减小输电线的电阻，由电阻定律R
l 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。
二、远距离输电问题
2
1．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。 2．远距离高压输电的几个基本关系（以下图为例）
（1）功率关系：P =P ，P =P ，P =P +P ；
12 34 2 损3
（2）电压、电流关系：UU
1 2
nn1 2
， I
I
2
U3
1
U4
nn3 4
I I4
，U
=ΔU+U
，
3
2
3
I =I =I ；
23 线
（3）输电电流： ； I
P2 P3 U 2 U3
线 U2 U3
R线
3
（4）输电线上损耗的电功率：P损 =I线
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【答案】BCD
2．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂， 已知发电机的输出功率为 50 kW，输出电压为 500 V，升压 变压器原、副线圈匝数比为 1:5，两个变压器间的输电导 线的总电阻为 15Ω，降压变压器的输出电压为 220 V，变 压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的 损失不计，求：