高二物理选修3-2电能的输送

P损 I 2R
二、输电线路上的电压损失
U输出
U U用
输电线电阻造成电压损失 U＝Ir．
U ＝ U输出 －U用
以后在计算时只考虑输电线电阻所造成的电压损失
问：如何减少电能损失?
P I 2R
U＝I r (1)减小导线电阻 (2)减小输电线中的电流
三、降低能耗的两个途径
(1)减小导线电阻
由电阻定律知 R L
在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由 P UI 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，而且也能减小电压损失，但 在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依 照不同的情况，选择合适的输电电压．
实际生活中的远距离输电
小结
课堂练习
2、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是 500kW,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1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不 计变压器的损耗.求：
(1)升压变压器的副线圈两端电压； 2500V
P用 P P损 10000 W 6250W 3750W
练习： 输送10kw的电功率，采用400V的 电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求 (1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?
用户得到的电压?(1)25A 250V 150V
(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?
(2)6250W 3750W
输 )
C、 I 2 R D、 I (U1 U2 )
三、电网供电
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,这就是电网.
采用电网供电的优点： 可以在能源产地使用大容量发电机组,
降低一次能源的输送成本,获得最大的经 济效益.同时,电网可以减少断电的风险, 调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质 量.
【远距离输电面临的问题】
“西电东送” ，我国东西部距离远达数千公里，输电 线上的电阻肯定很大，输电过程中的必然有损耗
输电线上的功率损失 输电线上的电压损失
一、输电线上的功率损失
输电线 r
源 电 U送
用 户
输电线
1、为什么输电线上有电能损失?
由于输电线长，电阻大，当电流通过输电
线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时输 电线上有电压降，故又损失一部分电压.
发
电 机
U1
U2
U3
U4
用 电
器
升压变压器
高压输电线路
降压变压器
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线
P3
P4
F U1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U4
R用
升压变压器
降压变压器
1、功率关系： ①升压变压器： P1=P2 ②降压变压器：P3=P4
③传输过程：P2=Pr+P3
2、电压关系：
①升压变压器：
②降压变压器：
③传输过程：
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线
P3
P4
F U1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U4
R用
升压变压器
降压变压器
3、电流关系：
①升压变压器：
②降压变压器：
③传输过程：
4、输电导线上损耗的功率：
P损
I
2 线
R线
（ P2 U2
）2 R线
P
在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中 I1 U1
由 I1 n2 I 2 n1
第五章 交变电流
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 就涉及电能远距离的输送问题．即:
输送电能的基本要求：可靠、保质、经济 可靠：是指保证供电线路可靠地工作,少有故障和停电 保质：是指保证电能的质量,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
S
减少输电线的电阻 减少输电线的电流
（1）减少输电线的长度L （2）增加线的横截面积S （3）减少材料的电阻率ρ
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.
②减小输电线的长度L不可行,因为要保证输电距 离.
③增加导线的横截面积.可适当增大横截面积.太 粗不可能,既不经济又架设困难.
(2)减小输电线中的电流
2.在输电电流一定的情况下,如果线路的 电阻减为原来的1/100,线路上损失的功率 减为原来的1/? 在线路电阻一定的情况下, 如果输电电流减为原来的1/100,线路上损 失的功率减为原来的1/?
1/100
1/10000
做一做：
把功率为22KW的电能用总电阻为2Ω的导线输送 到远方的用户，用220V的电压输电，导线损失的功 率为多少？若改用22KV的电压输电，导线损失的功 率又为多少？
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压1变:1压0器 降压25变:压1器
输送电路的计算步骤
(1)画出供电示意图 (2)以变压器铁心为界,分出各个回路,
各回路可独立运用欧姆定律分析. (3)各回路间通过线圈匝数比与电压
比和电流比的关系,总功率不变等 联系.
符号) I1
I2
I3
I4
P1
来自百度文库
P2
r线 P3
P4
F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压变压器
降压变压器
3、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总 电阻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380 V
(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的 匝数比是多少?(使用的是理想变压器)
(2)输电导线上的功率损失；
60kW
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；10:1
(4)用户得到的功率。
440kW
3、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总 电阻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380 V
(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的
220V输电，损失的功率为 22KV输电，损失的功率为
P ( P )2 R 4104W
U
P ( P )2 R 4W
U
总结：
减小输送电流的方法可以通过提高输电电压 来实现。
讨论与交流：
5、哪种途径对于降低输电线路的损耗更有效？ 举例说明。
由 P I 2r 可知，在输电电流一定的情况下，线路电阻 减为原来的一半，线路损耗的功率减为原来的一半。
(3)如果采用4000V电压输电，输电线损失 的功率?用户得到的功率?
(3) 62.5W 9937.5W
提高输电电压,
是减少电能损失的最有效的办法
交流高压输电的基本环节
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电线
发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位
远距离输电示意图
交流高压输电基本环节示意图
I2
n1 n2
I1
（ P2 U2
）2 R线
输电线上
P
I
2 2
R线
用户得到的功率
P用户
P
P
P
I
R 2
2线
损失的电压 U I2 R
U3 U2 U
U4
n4 n3
U3
课堂练习
1.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至 学校的输电线电阻为R,通过导线的电流
为电A线I、,学损U校耗R12输的入式B电子、中压(，为U1不URU2正,2下)2确列的4是个(计A算
U用 U U 400V 250V 150V
练习： 输送10kw的电功率，采用400V的 电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求 (1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?
用户得到的电压? (1)25A 250V 150V
(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?
P损 I 2r 252 10W 6250 W
我国目前采用的远距离输电方式： 110kv 220kv 330kv 500kv
练习： 输送10kw的电功率，采用400V的 电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求 (1)输电线中的电流?输电线中损失的电压? 用户得到的电压?
I P 10 103 A 25 A U 400
U Ir 2510V 250V