远距离输电——学案
高中物理第五章交变电流远距离输电学案新人教选修
2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．在超导托卡马克实验装置中，质量为1m 的21H 与质量为2m 的31H 发生核聚变反应，放出质量为3m 的10n ，并生成质量为4m 的新核。
若已知真空中的光速为c ，则下列说法正确的是（ ）A ．新核的中子数为2，且该新核是32He 的同位素B ．该过程属于α衰变C ．该反应释放的核能为()23412m m m m c +--D ．核反应前后系统动量不守恒2．如图所示，带电荷量为Q 的等量同种正电荷固定在水平面上，在其连线的中垂线（竖直方向）上固定一光滑绝缘的细杆，细杆上套一个质量为m ，带电荷量为q +的小球，小球从细杆上某点a 由静止释放，到达b 点时速度为零，b 间的距离为h ，重力加速度为g 。
以下说法正确的是（ ）A ．等量同种正电荷在a 、b 两处产生的电场强度大小关系a b E E >B ．a 、b 两处的电势差ab mgh U q= C ．小球向下运动到最大速度的过程中小球电势能的增加量等于其重力势能的减少量D ．若把两电荷的位置往里移动相同距离后固定，再把带电小球从a 点由静止释放，则小球速度减为零的位置将在b 点的上方3．如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，斜面上放有一重力为G 的物块A ，有一水平轻弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与物块A 接触。
若物块A 静止时受到沿斜面向下的摩擦力大小为2G ，此时弹簧的弹力大小是（ ）A ．33B ．233G C ．GD ．33G + 4．有一匀强电场，场强方向如图所示，在电场中有三个点A 、B 、C ，这三点的连线恰好够成一个直角三角形，且AC 边与电场线平行。
已知A 、B 两点的电势分别为A =5V ϕ，B =1.8V ϕ，AB 的距离为4cm ，BC的距离为3cm 。
高中物理选择性必修二学案 第三章第四节 远距离输电
第四节远距离输电[学习目标] 1.知道影响输电中电功率和电压损耗的因素，会计算电功率损耗和电压损耗.2.知道高压交流输电的优点，能利用变压器、电路知识对远距离输电线路进行定量计算.3.了解高压直流输电．一、远距离输电中的电功率和电压损耗1．远距离输电中的电功率损耗P损＝P总－P用＝I2r.(其中r为输电线电阻)2．远距离输电中的电压损耗U损＝U－U用＝Ir.(其中r为输电线电阻)二、高压交流输电1．降低输电损耗的两个途径根据P损＝I2r，减少电能损耗的方法有两种：(1)减小输电线的电阻：在输电导线长度一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小、横截面积大的导线．(2)减小输电导线中的电流：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．2．高压交流输电(1)基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．(2)输电方案：采用电能输配电网．三、直流输电(1)优点：避免输电线路因电感导致的电能损耗．(2)直流输电示意图．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 .现用电压U 来输电，输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________．如果用2U 电压来输电，则输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________．两次损失的功率之比为________． 答案 P U P 2R U 2 P 2U P 2R4U 24∶1一、远距离输电中的电功率和电压损耗导学探究 如图1所示，假定发电站输出的电压为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：图1(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电站输出的电能相等吗？(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 －U 损＝U －P Ur .(2)不相等，由能量守恒知，发电站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：P 损＝I 2r ＝P 2U 2r ，所以降低功率损耗的两个途径为：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 . 知识深化1．输电电路的电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值．U 损＝U －U ′＝Ir ＝PUr ，其中I 为输电线上的电流，r 为输电线的电阻． 2．输电电路的功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率P 损＝I 2r . (2)若输电线上损失的电压为U 损，则功率损失还可以表示为P 损＝U 损2r ，P 损＝U 损·I .3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻由R ＝ρlS 可知，距离l 一定时，使用电阻率小的材料，增大导线横截面积可减小电阻．(2)减小输电电流I ，根据I ＝PU ，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，输电电流可减为原来的1n ，输电线上的功率损失将降为原来的1n2.三峡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)2 500 A (2)1.25×108 W 14(3)1 000 A 2×107 W125解析 (1)由P ＝UI 得I ＝P U ＝5×108 W2×105 V＝2 500 A(2)输电线上损失的功率P 损＝I 2·2r ＝2 5002×2×10 W ＝1.25×108 W 损失功率与输出功率之比为P 损P ＝1.25×108 W 5×108 W＝14(3)将输出电压升高至50万伏时，I ′＝PU ′＝5×108 W 5×105 V ＝1 000 A输电线上损失的功率P 损′＝I ′2·2r ＝1 0002×2×10 W ＝2×107 W 损失功率与输出功率之比为P 损′P ＝2×107 W 5×108 W ＝125.针对训练1 (多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A 处采用550 kV 的超高压向B 处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP ，到达B 处时电压下降了ΔU .在保持A 处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV 特高压输电．输电线上损耗的电功率变为ΔP ′，到达B 处时电压下降了ΔU ′.不考虑其他因素的影响，则( ) A ．ΔP ′＝14ΔPB ．ΔP ′＝12ΔPC ．ΔU ′＝14ΔUD ．ΔU ′＝12ΔU答案 AD解析 由输电电流I ＝P U 知，输送的电功率不变，输电电压加倍，输电电流变为原来的12，损耗的电功率ΔP ＝I 2r ，故输电电压加倍，损耗的电功率变为原来的14，即ΔP ′＝14ΔP ；输电线上损失电压为ΔU ＝Ir ，即输电电压加倍，损失电压变为原来的12，即ΔU ′＝12ΔU .故A 、D正确．二、高压交流输电导学探究 某发电站向远处输电的示意图如图2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．图2(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＝U 损＋U 3，P 2＝P 损＋P 3＝I 22R 线＋P 3，I 2＝I 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. 知识深化解决远距离高压输电问题的基本方法1．首先应画出远距离输电的示意图(如图3)，并将已知量和待求量写在示意图的相应位置．图32．理清三个回路： 回路1：P 1＝U 1I 1回路2：U 2＝U 损＋U 3，P 2＝P 损＋P 3＝I 22R 线＋P 3，I 2＝I 3 回路3：P 4＝U 4I 4. 3．常用关系(1)功率关系：P 1＝P 2，P 2＝P 损＋P 3，P 3＝P 4. (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝U 损＋U 3，U 3U 4＝n 3n 4.(3)电流关系：I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝I 线＝I 3，I 3I 4＝n 4n 3.(4)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 损R 线. (5)输电线上损耗的电功率： P 损＝P 2－P 3＝I 线2 R线＝U 损2R 线＝U 损·I 线． (6)输电线上的电压损失：U 损＝I 线R 线＝U 2－U 3.发电机两端的电压为220 V ，输出功率为44 kW ，输电导线的总电阻为0.2 Ω，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，两个变压器均为理想变压器． (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)219.6 V 4.392×104 W (3)180 V 3.6×104 W 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 ．根据理想变压器P 入＝P 出，则升压变压器副线圈的输出电流I 2＝P 出U 2＝44×1032 200 A ＝20 A ，输电线上的功率损耗和电压损失分别为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＝44×103220 A ＝200 A.输电线路上的电压损失U 损′＝I ′R 线＝200×0.2 V ＝40 V. 所以用户得到的电压U 2′＝U 1－U 损′＝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2 (多选)如图4所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V ，输出的电功率为50 kW ，用总电阻为3 Ω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220 V 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4A ．输电线上的损失功率为300 WB ．升压变压器的匝数比为1∶100C ．降压变压器的输入电压为4 970 VD ．降压变压器的匝数比为100∶1 答案 AC解析 输电线上的损失功率为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 ＝5×103 V ，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＝49722，D 项错误．1．(输电线路的功率损耗)(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所有输电导线的电阻率均为ρ，横截面积均为S ，两地的距离为L ，输电线上损耗的电功率为P 1，用户得到的电功率为P 2.下列关于P 1和P 2的表达式中正确的是( ) A ．P 2＝P (1－2PρLU 2S )B ．P 2＝P －U 2S2ρLC ．P 1＝2P 2ρLU 2SD ．P 1＝U 2SρL答案 AC解析 输电线上的电流I ＝P U ，输电导线的电阻R ＝2ρLS ，输电线上损耗的电功率为P 1＝I 2R ＝2P 2ρL U 2S，用户得到的电功率为P 2＝P －P 1＝P ⎝⎛⎭⎫1－2PρL U 2S ，故A 、C 正确． 2．(输电线路的电压损耗和功率损耗)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2×105 A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．输电线上损失的功率为P 损＝U 2r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻D ．输电线上损失的功率为9×107 kW 答案 B解析 由P ＝IU 得用500 kV 电压输电时输电线上输送的电流I ＝P U ＝3×1095×105 A ＝6×103 A ，故A 错误；由U 损＝Ir 得输电线上的电压损失U 损＝6×103×2.5 V ＝15×103 V ＝15 kV ，故B 正确；输电线上损失的功率为P 损＝U 损2r ，U 损为输电线上损失的电压，故C 错误；输电线上损失的功率P 损＝I 2r ＝(6×103)2×2.5 W ＝9×107 W ，故D 错误．3．(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500 kW ，升压变压器原线圈两端的电压为500 V ，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)2 500 V (2)60 kW 440 kW (3)10∶1 解析 输电线路原理图如图所示(1)根据U 1U 2＝n 1n 2可知，升压变压器副线圈两端的电压U 2＝n 2U 1n 1＝2 500 V.(2)输电导线上的电流 I 2＝P 2U 2＝P 1U 2＝200 A 输电导线上的功率损失P 损＝I 22r 线＝60 kW用户得到的功率P 用＝P 1－P 损＝440 kW (3)输电导线上损失的电压 U 损＝I 2r 线＝300 V降压变压器原线圈两端的电压 U 3＝U 2－U 损＝2 200 V降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝10∶1.考点一 远距离输电中的电压损耗和功率损耗1．下列关于减少远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是( )A ．因为热功率P ＝U 2R ，所以应降低输电电压，增大输电导线的电阻，才能减少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、小电流输电，才能减少输电导线上的热损耗C ．因为热功率P ＝I 2R ，所以可采用减小输电线电阻或减小输电电流的方法来减少输电导线上的热损耗D ．以上说法均不正确 答案 C2．远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高到原来的n (n >1)倍，则( ) A ．输电线上的电压损失增大 B ．输电线上的功率损失增大 C ．输电线上的电压损失不变D ．输电线上的功率损失减小为原来的1n 2答案 D解析 在输送功率一定时，由I ＝PU 知，输电电压提高到原来的n 倍，则输电电流变为原来的1n ，根据U 损＝Ir 可知输电线上的电压损失减小为原来的1n，A 、C 错误．由P 损＝I 2r ，输电线上的功率损失减小为原来的1n2，B 错误，D 正确．3．(多选)供电电路电源的输出电压为U 1，线路导线上的电压为U 2，用电器得到的电压为U 3，导线中电流为I ，线路导线的总电阻为R ，若要计算线路上的损失功率，可用的公式有( ) A.U 12R B ．I (U 1－U 3) C ．I 2RD.U 22R答案 BCD解析 U 1不等于线路导线上的电压，A 错误；线路导线上的电压为U 2＝U 1－U 3，导线中电流为I ，线路上的损失功率P ＝U 2I ＝I (U 1－U 3)，B 正确；导线中电流为I ，线路导线的总电阻为R ，线路上的损失功率P ＝I 2R ，C 正确；线路导线上的电压为U 2，线路导线的总电阻为R ，线路上的损失功率P ＝U 22R，D 正确．4．输电线的电阻为r ，输送的电功率为P ，用电压U 输送电能，则用户得到的功率为( ) A ．P B ．P －P 2rU 2C ．P －U 2rD.P 2U2r 答案 B5．用户与发电厂相距L ，输电线上的电流为I ，为使输电线上的电压损失不超过U ，已知输电线的电阻率为ρ，那么输电线的横截面积最小值应是( ) A.ρLI U B.2ρLI U C.U ρLI D.2UI ρL 答案 B解析 根据欧姆定律得R ＝U I ，根据电阻定律得R ＝ρl S ，又l ＝2L ，解得S ＝2ρLI U .故B 项正确，A 、C 、D 项错误．6．降雪很大时，高压线上冻起厚厚的冰霜，导致部分电线负重增大而断裂，有人想出了通过增大输电线上损耗功率来融冰的方案．假设输电电压是220 kV ，当输送功率保持不变时，为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电电压应变为( ) A ．55 kV B ．110 kV C ．440 kV D ．880 kV 答案 B解析 根据输电功率公式P ＝UI 和损耗功率公式P 损＝I 2R 线，有P 损＝(PU)2R 线，要使P 损增大为原来的4倍，则在P 和R 线不变的情况下，可使输电电压U 变为原来的12，所以输电电压应变为110 kV ，故B 正确，A 、C 、D 错误． 考点二 电网输电7．(多选)如图1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1A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．理想变压器的输入功率为I 12rC ．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；设发电厂的输出功率为P ，输电效率η＝P －(P U )2rP ×100%＝(1－PrU 2)×100%，当用户消耗的功率增大时，输电线上的电流增大，发电厂的输出功率P 增大，η减小，D 正确．8．(多选)如图2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I 1、I 2、I 3，两变压器均为理想变压器，左侧变压器输入电压为U 1，输出电压为U 2；右侧变压器输入电压为U 3，输出电压为U 4，以下选项正确的是( )图2A ．若用户消耗的功率增大，I 2随之增大B ．若用户消耗的功率增大，U 4随之增大C ．U 2＝U 3＋I 2rD ．U 1I 1＝I 22r ＋U 4I 3 答案 ACD解析 若用户消耗的功率增大，则I 3会变大，由变压器匝数比等于电流比的倒数可知，I 2随之增大，输电线电阻r 上的电压变大，则U 3减小，U 4减小，选项A 正确，B 错误；由串联电路的特点可知：U 2＝U 3＋I 2r ，选项C 正确；由能量关系可知：U 1I 1＝I 22r ＋U 3I 2＝I 22r ＋U 4I 3，选项D 正确．9．(多选)如图3为远距离输电的示意图，若电厂的输出电压u 1＝2202sin 100πt (V)，则下列表述正确的是( )图3A ．U 1<U 2，U 3>U 4B ．U 1＝220 VC ．若U 2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的1100D ．用户得到的交变电流频率为25 Hz 答案 ABC解析 电厂发出的电，经过升压变压器升压，后经过降压变压器降压输送给用户，所以U 1<U 2，U 3>U 4，选项A 正确；根据正弦式交变电流的有效值与最大值的关系，可知U 1＝22022 V ＝220 V ，选项B 正确；若U 2提高为原来的10倍，则输电电流为原来的110，根据P 损＝I 2R 线可知，输电线上损失的功率为原来的1100，选项C 正确；输电过程中交变电流的频率不变，所以用户得到的交变电流的频率仍为50 Hz ，选项D 错误．10．(多选)图4为某小型电站高压输电示意图．发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U 1和U 2.下列说法正确的是( )图4A ．采用高压输电可以增大输电线中的电流B ．升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2C ．输电线损耗的功率为U 22rD ．将P 上移，用户获得的电压将增大 答案 BD解析 发电机输出功率恒定，根据P ＝UI 可知，采用高压输电可以减小输电线中的电流，故A 错误；升压变压器原、副线圈匝数比等于输入电压和输出电压比，则n 1n 2＝U 1U 2，故B 正确；输电线损耗的功率为P 损＝(PU 2)2r ，故C 错误；将P 上移，降压变压器的原线圈匝数减少，由变压器的电压与匝数的关系可知，用户获得的电压将增大，故D 正确．11.如图5所示为远距离输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW ，输出电压U 1＝500 V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝1∶20，输电线电阻为40 Ω，用户需要的电压U 4＝220 V ，变压器均为理想变压器．则( )图5A ．输电线上的输送电流为250 AB ．输电线上损失的电压为280 VC ．输电线上损失的电功率为4 kWD ．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n 3∶n 4＝48∶11 答案 C解析 根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比，得U 1U 2＝n 1n 2，所以U 2＝U 1·n 2n 1＝10 000 V ，发电机的输出功率为100 kW ，所以有P 2＝P 1＝100 kW ，输电线中电流为I 2＝P 2U 2＝10 A ，选项A 错误；输电线上的电压损失U ′＝I 2r ＝400 V ，选项B 错误；输电线上损失的电功率为P ′＝I 22r ＝4 kW ，选项C 正确；U 3＝U 2－U ′＝9 600 V ，降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝48011，选项D 错误．12．如图6所示，某学校有一台应急备用发电设备，内阻不计．升压变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝1∶4，降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3∶n 4＝4∶1，输电线总电阻为r ＝4 Ω，其他导线电阻可忽略不计．全校有22间教室，每间教室安装“220 V 40 W ”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：图6(1)输电线上的电流大小； (2)升压变压器的输入电压． 答案 (1)6 A (2)226 V解析 (1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P 总＝40×6×22 W ＝5 280 W ＝P 4 由于灯正常发光，故降压变压器副线圈两端的电压U 4＝220 V 所以降压变压器原线圈两端的电压为 U 3＝n 3n 4U 4＝41×220 V ＝880 V则输电线上的电流为I 线＝P 3U 3＝P 4U 3＝5 280880 A ＝6 A(2)输电线上损失的电压为U 损＝I 线r ＝6×4 V ＝24 V 则升压变压器副线圈两端的电压为 U 2＝U 3＋U 损＝880 V ＋24 V ＝904 V 则升压变压器原线圈两端的电压为 U 1＝n 1n 2U 2＝14×904 V ＝226 V.13.风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图7所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW ，输出电压是250 V ，用户需要的电压是220 V ，输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，求：图7(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)96 kW解析(1)输电线路示意图如图所示(2)输电线因发热而损失的功率为P损＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW.输电线电流I2＝P损R线＝4×10310A＝20 A.升压变压器输出电压U2＝PI2＝100×10320V＝5×103 V.升压变压器原、副线圈匝数比：n1 n2＝U1U2＝250 V5 000 V＝120.输电线上电压损失U损＝I2R线＝20×10 V＝200 V. 降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U损＝4 800 V.降压变压器原、副线圈匝数比：n3 n4＝U3U4＝4 800 V220 V＝24011.(3)用户得到的电功率P用＝P－P损＝96 kW.。
高中物理第4章远距离输电4.3电能的远距离传输学案鲁科版选修3_20112240.docx
第3讲电能的远距离传输[目标定位] 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．一、为什么要采用高压输电1．电功率损失(1)损失的电功率P＝I2R，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．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12．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．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 ＝I 2R 线． (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＝ρlS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． 2．输电线上的电压损失(1)输电线路始端电压U 跟末端电压U ′的差值，称为输电线路上的电压损失，ΔU ＝U －U ′，如图2所示，电压损失还可以表示为ΔU ＝IR 线＝P UR 线．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)( )A ．功率损失是原来的1nB ．功率损失是原来的1n2C ．电压损失是原来的1nD ．电压损失是原来的n 倍 答案 BC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，则输电电流I 线＝P U，线路的功率损失ΔP ＝I 2线R 线＝P 2R 线U 2，可知ΔP ∝1U2，当输电电压U 升高为原来的n 倍时，功率损失变为原来的1n 2，故选项B 正确；线路上的电压损失ΔU ＝I 线R 线＝PR 线U ，可知ΔU ∝1U，当输电电压升高为原来的n 倍时，电压损失变为原来的1n，故选项C 正确．针对训练 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，通过导线的电流为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 21R 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 2线R 线＝IU 线，其中U 线＝U 1－U 2，故B 、C 、D 正确．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P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝ΔP ＋P 3→能量守恒(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→理想变压器 U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线→串联电路中电压、电流关系(3)输电导线中电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线.(4)输电导线上损耗的电功率： ΔP ＝ΔUI 线＝I 2线R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线． 3．特别强调(1)升压变压器副线圈的电压U 2不等于降压变压器原线圈的电压U 3，输电线上的电压损失ΔU ＝I 线R 线，输电线上的功率损耗ΔP ＝I 2线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．例2 发电机两端电压为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； (2)求用户得到的电压和功率；(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． 答案 见解析解析 (1)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＝2200V ．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＝44×1032200A ＝20A ，输电线上的功率损失和电压损失分别为P 损＝I 22R 线＝202×0.2W ＝80W.U 损＝ΔU ＝I 2R 线＝20×0.2V ＝4V.所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为U 3＝U 2－U 损＝2200V －4V ＝2196V ， I 3＝I 2＝20A.降压变压器副线圈的输出电压和电流为U 4＝n 4n 3U 3＝110×2196V ＝219.6V ，I 4＝n 3n 4I 3＝10×20A ＝200A.用户得到的功率为P 4＝U 4I 4＝219.6×200W ＝4.392×104W.(3)若直接用220V 低压供电，电路如图所示，则输电电流I ′＝P U 1＝44×103220A ＝200A ．输电线路上的电压损失ΔU ′＝I ′R 线＝200×0.2V ＝40V. 所以用户得到的电压U 2′＝U 1－ΔU ′＝220V －40V ＝180V ， 用户得到的功率为P ′＝U 2′I ′＝180×200W ＝3.6×104W.输电线上损耗的问题1．某发电厂原来用电压为U 1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高为U 2后输电，输送的电功率保持不变．若输电线路的总电阻为R 线，则下列说法中正确的是( )A ．由公式I ＝P U 2可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的150B ．由公式I ＝U 2R 线可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍 C ．由公式P ＝I 2R 线可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的12500D ．由公式P ＝U 22R 线可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2500倍答案 AC解析 由U 1U 2＝n 1n 2可知，U 2＝50U 1，输送功率不变，由公式I ＝P U 2可知，输电线中的电流变为原来的150，选项A 正确；由P ＝I 2R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22·R 线可知，输电线上的功率损耗减为原来的12500，C 选项正确；B 、D 选项中的U 2应为损失的电压，所以选项B 、D 是错误的．2．某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km 外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500kV 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2×105A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC ．若改用5kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2R，U 为输电电压，R 为输电线的电阻答案 B解析 输电线上输送的电流为I ＝P U ＝3×106×103500×103A ＝6×103A ，A 错；输电线上损失的电压为U损＝IR ＝6×103×2.5V ＝1.5×104V ＝15kV ，B 项正确；当用5kV 电压输电时，输电线上损失的功率若超过3×106kW ，与实际情况相矛盾，故C 项错误；当用公式ΔP ＝U 2R 计算损失的功率时，U 为输电线上损失的电压而不是输电电压，D 项错误．远距离高压输电的应用3．某小型水电站的电能输送示意图如图4所示，发电机的输出电压为200V ，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、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220V 的用电器正常工作，则( )图4A.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 答案 AD解析 由于输电线上有电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数的关系，可知要让用电器正常工作，必须有n 2n 1＞n 3n 4，故A 项对，B 、C 项错；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D 项也正确．4．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个电站，输送的电功率为P ＝500kW ，当使用U ＝5kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻R 线；(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？ 答案 (1)60% 20Ω (2)22.4kV解析 (1)由于输送功率为P ＝500kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12000度，终点得到的电能E ′＝7200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I ＝P U计算，为I ＝100A ，而输电线损耗功率可由P 损＝I 2R 线计算，其中P 损＝480024kW ＝200kW ，因此可求得R 线＝20Ω.(2)输电线上损耗功率P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2·R 线∝1U2，原来P 损＝2200kW ，现在要求P 损′＝10kW ，计算可得输电电压应调节为U′＝22.4kV.精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
远距离输电-粤教版选修3-2教案
远距离输电-粤教版选修3-2教案一、教学目标1.了解电力输电的概念和分类；2.掌握直流远距离输电的基本原理、特点；3.了解直流输电的主要设备；4.掌握远距离交流输电的主要技术；5.了解现代电力系统的发展和进展。
二、教学内容1. 电力输电的概念和分类（1）电力输电的基本概念电力输电是指将发电厂发出的电力，通过各种输电线路和变电站，传输到用电地点供应电力使用。
电力输电是电力系统的重要组成部分。
（2）电力输电的分类电力输电按照输电距离, 可以分为近距离输电和远距离输电。
2. 直流远距离输电（1）直流输电的基本原理直流输电是指将发电厂发出的直流电通过输电线路进行传输的过程。
直流输电的电力传输距离最远可达3500公里。
直流输电的主要特点有：•传输损耗小；•动态响应性能好；•抗电磁干扰性能好；•对线路的控制性强。
（2）直流输电的主要设备直流输电的主要设备包括：•直流发电机；•直流输电线路；•调压变换器；•逆变器；•直流配电设备，等。
3. 远距离交流输电（1）输电距离的限制交流输电由于存在传输损失，导致输电距离受到了很大的限制。
在输电距离较短的情况下，交流输电的实用性是很高的。
当输电距离增加时，输电功率越大，输电损失也就越大。
（2）交流输电的主要技术为了解决远距离交流输电的问题，目前采用的主要技术包括：•提高输电电压；•采用交流补偿技术（如静态补偿装置、动态无功补偿、柔性交流输电等）。
4. 现代电力系统的发展和进展现代电力系统的发展和进展已经越来越多地涉及到技术和经济两个领域。
在技术领域中，现代电力系统的发展引入了很多新技术，如计算机控制技术、数字化技术、智能化技术、机器学习技术等。
而在经济领域中，现代电力系统的发展更注重多方面的经济效益，如提高能源利用效率、降低供电成本、推动可持续发展等。
三、教学重点和难点教学重点：1.直流远距离输电的基本原理、特点；2.远距离交流输电的主要技术。
教学难点：1.直流输电的主要设备；2.远距离交流输电的实现技术。
鲁科版高中物理选修3-2第4章远距离输电第3节电能的远距离传输学案
第3节电能的远距离传输
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原因．
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、变压器规律等解决问题．
[学生用书P53])
一、为什么要采用高压输电
1．电功率损失和电压损失
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，会减小电流，从而减小导线上的电功率损失和电压损失．
1．高压输电是否电压越高越好？
提示：电压升高，会导致对空气放电，这就对导线的绝缘性能提出了更高的要求．另外高压送电对变压器也提出了更高的要求．因此输电电压也不是越高越好．在实际输电过程中输电电压要根据输送功率的大小、距离的远近、技术和经济各方面因素综合考虑．
二、高压输电
1．高压交流输电
(1)基本环节
(2)电路原理图(如图)
1。
4.3远距离输电 导学案
编号：403 使用时间：第四章第三节远距离输电【课前延伸学案】【预习导学】1．远距离输电采用高压输电的原因是什么？2．远距离输电的电路图是怎样的？在输电过程中，物理量U、I和功率P之间有怎样的关系？3．如果输电电压为U，输送的电功率为P，输电线的电阻为R，试写出电压损耗ΔU和功率损耗ΔP的表达式。
【基础自测】1．远距离输电的基本原理：在发电站内用________变压器________电压，然后进行远距离输电，在用电区域通过________变压器________所需的电压．2．输电线上的功率损失P＝________，降低输电损耗的两个途径为：______________________，________________________.3．现代的直流输电，只有________这个环节使用高压直流，________、________及____________仍然是交变电流．发电机发出的交变电流经变压器升压后，由换流设备将________变为________，高压的直流经远距离传输后，再由换流设备将________换为__________，然后，配电所的变压器再将高压交变电流________成适合用户的电压、电流，送达用户．4．下列关于电能输送的说法中正确的是()A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B．减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电C．减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等5．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∶U2B．U21∶U22C．U22∶U21D．U2∶U16．如图所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述错误的是() A．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【课内探究学案】【要点简析】1．高压输电的原因：输电线上的电流I ＝UP ，所以当电压提高为原来的n 倍，电流变为原来的n 1，而功率损耗ΔP ＝I 2R 就变为原来的21n 2．远距离输电的电路图3．基本关系（1）电压关系：2211n U n U =，4433n U n U =， U 2＝U 3＋ΔU ；（2）电流关系：n 1I 1＝n 2I 2，n 3I 3＝n 4I 4，I 2＝I 4（3）功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 3＋ΔP【典例精析】一、线路损耗问题例1．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校输入电压为U 2，下列计算输电线损耗的式子中，不正确的是( )A ．U 21RB ．()R U U 221- C ．I 2R D ．I (U 1－U 2) 针对练习1：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 ，输电导线的总电阻为R .则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流I ＝U RB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝(P 0U )2RD ．输电线上损失的功率P ＝U 2R二、远距离输电线路中各物理量的关系例2．一台发电机最大输出功率为4 000 kW ，电压为4 000 V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻R ＝1 kΩ.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V ,60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T 1和T 2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则下列说法错误的是( )A ．T 1原、副线圈电流分别为103 A 和20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有6×104盏灯泡(220 V ,60 W)正常发光针对练习2：某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为P 1 P 2 P 3 P 4 R ΔUn 1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为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( )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【课外拓展学案】1．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，则下列关系式正确的是( )A ．P ′＝U 2S ρLB ．P ′＝P 2ρL U 2SC ．P 用＝P －U 2S ρLD ．P 用＝P (1－P ρL U 2S) 2．夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，用户消耗的功率增大。
远距离输电-粤教版选修3-2教案
远距离输电-粤教版选修3-2教案一、学习目标1.了解远距离输电的概念和原理。
2.了解直流输电和交流输电的特点和应用场景。
3.掌握远距离输电的计算方法和保护装置的应用。
4.能够合理选择输电线路和变压器的参数。
二、学习重点1.远距离输电的原理和特点。
2.直流输电和交流输电的比较。
3.输电线路和变压器的参数选择。
4.远距离输电的计算方法和保护装置的应用。
三、学习内容3.1 远距离输电的概念和原理远距离输电是指将电能从发电厂经输电线路送到远处用户的过程。
远距离输电的原理是利用输电线路将电能从发电厂送到用户。
如果发电厂和用户之间的距离较远，需要采用高压输电线路，以减小电线损耗。
3.2 直流输电和交流输电的比较直流输电和交流输电都可以用来实现远距离输电，但它们各有特点。
直流输电的特点是线路损耗比较小，输电距离可以达到几千公里甚至上万公里，但是建设成本较高，需要大量的直流变压器等设备。
交流输电的特点是建设成本较低，设备复杂度低，但是输电距离较短，一般不超过几百公里。
3.3 输电线路和变压器的参数选择输电线路和变压器的参数选择是远距离输电的关键。
在选择输电线路和变压器的参数时，需要考虑以下因素：•线路长度和电阻。
•电源电压和负载电压。
•电缆截面积和材料。
•变压器的额定容量和变比。
3.4 远距离输电的计算方法和保护装置的应用远距离输电的计算方法包括电源和负载的电压和电流计算，线路电阻和电抗的计算等。
同时，在远距离输电中，还需要使用保护装置来保护输电线路和变压器，以确保输电的稳定性和安全性。
四、学习方法•理论学习：通过阅读教材、参考书籍等方式了解远距离输电的概念和原理，掌握直流输电和交流输电的特点。
•数学计算：掌握线路电压、电流、电阻和电抗的计算方法，同时了解变压器的参数选择方法。
•实例分析：通过参考一些典型的远距离输电实例，加深对远距离输电的了解和认识。
五、学习评价学生能够熟练掌握远距离输电的理论知识，能够进行电路计算和应用，了解保护装置和线路参数选择等相关知识。
2-7_远距离输电学案.doc
课题学习目标重难点2・7远距离输电主备人______________________________1.知道“便于远距离输送”是电能的优点之一，知道输电的过程，了解远距离输电的原理.2.知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何降低输电损耗.3.理解为什么远距离输电要用高压.1.知道如何降低输电损耗.2.远距离输电的原理.自主学习知识回顾1.电阻定律•导体的电阻和导体的、、冇关；可以用公式/?=表示.2.导体的电阻为通过的电流为/,导体的发热功率戶=•3.电源输送电能的功率为P,输送电压为C/,则输电电流匸•4.理想变压器如图一•所示，原、副线圈的三个关系.卩皿，合作探究一、输电线上的电压损失和功率损失及降低输电损耗的方法1.任何输电线都有______ ,当电路屮冇电流通过时，存在功率损失和电压损失。
(1)设输电电流/,输电线电阻为/?,则输电线上的电压损失为：u^= _______________ .(2)输电线的总电阻为R,则输电电流为/,输电线上的功率损火可表示为：P^= ________ .2.减少输电线上电压损失和功率损失的方法(1)减小输电线的电阻R具体方法① _ _ ② _____________ ③________________ •通过减小电阻来减少线损效果有限.(2)减小输电电流/・在输送功率一定的前提F,.结论：采用 __________________ 是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施.二、远距离输电的原理.远距离输 ---------------------- f ----------------------------图二二、几个基本关系.1.电流关系/2=，¥ = 一，=-Z42.电压关系〃2=+'寻=一，~77~ =-u2 u43.功率关系巴=,P3=，P2=+・4.输电电流= —”2 U3 K图一精讲点评一、如何降低输电损耗1、例题讲解：关于电能输送的分析，正确的是（）A.由公式P —得到，输电电压越高，输电导线上的功率损失越大KB.由公式P七得到，输电导线的电阻越大，功率损失越少c. rti公式p = “R得到，输电电流越大，输电导线上的功率损失越大D.由公式P = ui得到，输电导线上的功率损失与电流强度成正比2、变式训练：远距离输电时，在输送电功率不变的条件下（）A.只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率B.提高输电电压，能减小电流，提高输电效率C.提高输电电压势必增大输电导线上能量损耗D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流二、输电损耗计算3、例题讲解：“西电东输”工程中为减少输电损耗，必须提高输电电压，从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106kW,输电电压为1 000 kV,输电线电阻为100 Q.若改用超导材料作为输电线，则可减少电损耗的功率为（）A.105kWB. 104kWC. 106kWD. 103 kW4、变式训练：发电机端电压为220V,输送功率llOkW.若要保证用户至少获得lOOkW电功率，则输电导线电阻不得大于若用以升压变压器升压到5500V后进行输电，则导线电阻不得大于O三、远距离输电的原理5、例题讲解：一台发电机输出的电功率为lOOkW,输出电压为250V,现欲向远处输电，若输电线总电阻为8Q, 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）用户得到的电功率是多少？（3）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？图三每盏灯分到的电压就小每一支路的电流就小 输电线上损失的电压大 分去了一部分电流 5、由甲地向乙地输电，输送的电功率一定, 电线因发热损失的电功率为那么（）A.若U —定,则AP 与S 成反比B.C.若S —定，则^PLJU * 1 2成反比D.4%,试求：（1） 在输电线路屮设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;（2） 用户得到的电功率是多少？课堂小结1、 输电线上的电压损失和功率损失2、 如何降低输电损耗3、远距离输电原理(1)画出上述输电全过程的原理图;⑵求升压变压器的输岀电压和输电导线中的电流；(3) 求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压;(4) 计算降压变压器的输出功率.当堂验收1、 在电能输送的过程中，若输送电功率及输电线电阻一定，则输电线上的功率损失（）A.与输送电压成正比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正比D.与输电电流的平方成正比2、 发电厂发电机的输出电压为发电厂到学校的输电导线总电阻为心通过导线的电流为/,学校得到的电 压为“2,则输电线上损耗的功率可表示为（）A 、Ut * 1 2/RB 、（U —U 2）2/RC 、I~RD 、I （t/—1/2） 3、风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵屮发电机输出功率为lOOkW, 输出电压是250V,用户需要的电压是220V,输电线电阻为10Q.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的课后巩固 1、 下列关于电能输送的说法中正确的是（）A.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B.减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电C. 减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积 D. 实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等2、 某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为Po ，输电电压为CA 输电导线的总电阻为则 下列说法正确的是（） A.输电线上的电流/=¥ B.输电线上的电流/=身C.输电线上损失的功率P = （-^）2/?D.输电线上损失的功率p = %3、输电导线的电阻为&输送电功率为P.现分别用S 和0两种电压來输电，则两次输电线上损失的功率Z 比为（）A. U, : U 2 B ・ Ur : t/22 c. t/22: u,2 D ・ U 2 : u I4、照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的.可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些.这是因为此时（）A.总电阻比深夜时大，干路电流小,B.总电阻比深枚时人，干路电流小,C.总电阻比深夜时小，干路电流大,D.干路电流一•定，支路比深夜时多,输电线的材料一定.设输电电压为"，输电线横截面积为S,输若U—定，则AP与S2成反比若S—定，则'PHU成反比6、如图四所示是街头变压器给用户供电的示意图.变床器的输入电床是市电网的电压，不会有很犬的波动，输出电压通过输电线输送给用户.输电线的电阻用心表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移动时，卜•列说法不正确的是（）■A.相当于在增加用电器的数HB. A|表的示数随A2表的示数的增大而增大C. V】表的示数随V2表的示数的增人而增人D.变压器的输入功率增人7、发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都町视为理想变压器.发电机的输出功率是100 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1 : 25, 输电导线中的电功率损失为输入功率的4%.。
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3_81
第七节 远距离输电一、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．预习交流1我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束，低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠．农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象（离变压器较远的用户）：（1）电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；（2）日光灯不能启动；（3）洗衣机转动力度小等．尤其是过节时现象更明显，这是为什么呢？输送电能的高压线答案：因为电能在输送中存在电压损失和电能损失．低压输电线较细，电阻较大，导线的电压降较大，致使用户末端电压远低于额定电压（有时甚至不高于160 V ）．到了过节的时候，各家用电器增多，所有用电器都并联，总电阻会更小，线路电流更大，输电导线上分得的电压变多，致使用户电压降低，就会出现上述现象．经过低压改造后，换上了合格的输电导线，以上现象就不明显了．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．预习交流2现在大功率输电采用直流输电好还是交流输电好？答案：直流输电，直流输电比交流输电损耗少．一、输电线上的电压损失假定两条输电线的总电阻为r ，在如图所示的输电示意图中等效画为r ，输送的功率为P ，发电厂输出的电压为U 1，则输电线上损失的电压为多少．怎样减小输电线上损失的电压呢？答案：由1P U I =得1P I U =， 所以1Pr U Ir U ∆== 因此减小输电线电阻、提高输电电压可以减小输电线上损失的电压．输电导线的电阻为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电压比为（ ）．A ．U 1/U 2B ．2212/U UC ．2221/U UD ．U 2/U 1答案：D解析：输电线上的电流为I ＝P U ，输电线上损失的电压为U 损＝IR ＝PR U ，可见在输送功率不变的情况下，损失的电压与输电电压成反比，故D 项正确．1．输电线上的电压损失输电线路始端电压U 与输电线路末端电压U ′的差值．ΔU ＝U －U ′＝IR （R 为输电线路电阻）．2．减小输电线路电压损失的两种方法（1）减小输电线路电阻由R ＝ρl S可知，间距一定时，使用电阻率小的材料、增大导体横截面积均可减小电阻．（2）减小输电电流I由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．3．输电线路的构成主要有：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器，如图所示．二、输电线上的电功率损失1．探究如何减少输电线路的功率损失．答案：根据P 损＝I 2r 可知，减小输电线的电阻和输电线中的电流可减少输电线路的功率损失．2．通过上一问题的探究，你认为哪一途径对降低输电线路的功率损耗更为有效？答案：根据P 损＝I 2r 得，在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的12；根据P 损＝I 2r 得，在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的14．通过比较，很显然，减小输电电流对于降低输电线路的功率损耗更为有效．3．假定输电线路中的电流为I ，两条输电线的总电阻为r （如图所示），输送的功率为P ，发电厂输出的电压为U1，则输电线上损失的电压为Ir ，用户得到的电压为U1-Ir ．那么怎样计算输电线路损失的功率呢？用户得到的功率又是多少呢？答案：2P I r =损 2P P P P I r=-=-用损如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW ，输出电压为400 V ，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV 高压输电，最后用户得到220 V 、9.5 kW 的电力，求：（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比n 1/n 2；（2）输电线路导线电阻R ；（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比n 3/n 4．答案：（1）1∶5 （2）20 Ω （3）95∶11解析：（1）升压变压器原、副线圈匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝4002 000＝15． （2）导线电阻R 与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有P 损＝I 2R ，而输送电流又决定于输出电压及输送功率，有I ＝P /U 2，所以R ＝P 损/I 2＝P 损/（P U 2）2＝10 000－9 500(10 000/2 000)2Ω＝20 Ω． （3）设降压变压器原线圈上电压为U 3U 3＝U 2－IR ＝（2 000－5×20）V ＝1 900 V所以降压变压器原、副线圈匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝1 900220＝9511．1．输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率．两者关系是ΔP ＝P －P ′（P 为输送功率，P ′为用户所得功率）．2．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：（1）ΔP ＝I 2R ，I 为输电线路上的电流，R 为线路电阻；（2）ΔP ＝ΔU 2R ，ΔU 为输电线路上损失的电压，R 为线路电阻；（3）ΔP ＝ΔUI ，ΔU 为输电线路上损失的电压，I 为线路上的电流．3．计算输电线上的损失功率时，将输电线当成纯电阻．三、远距离输电系统1．在输送功率不变的情况下，怎样才能减小输电电流？ 答案：P ＝UI ，则I ＝P U ，所以在输送功率不变的情况下，可以通过提高输送电压来减小输电电流．2．提高输电电压，则减小输电线上的电流，这是否与欧姆定律相矛盾？答案：不矛盾．欧姆定律I ＝U R是对纯电阻元件成立的定律，而“提高输电电压，则减小输电线上的电流”是从输电角度，由P ＝UI ，且P 一定的条件下得出的结论，两者间没有必然的联系．3．思考讨论远距离输电有哪些基本环节．答案：远距离输电的基本环节为： 发电厂(站)→升压变压器→高压输电线路→降压变压器→用户4．在远距离输电中，如何计算输电线上的电压损失？答案：计算输电线上的电压损失，通常有以下两种方法：（1）输电线始端电压U 与末端电压U ′的差值，即U 损＝U －U ′；（2）输电线上的电流I 与输电线的电阻r 的乘积，即U 损＝Ir ．如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述不正确的是（ ）．A ．增大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 ．高压输电时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：C解析：根据P ＝I 2R 知在电流I 一定的条件下，电阻R 越小，输电线路上的电能损失就越小．又R ＝ρlS，故增大输电线的横截面积S 有利于减小输电过程中的能量损失，即选项A 正确；在输送功率P 0一定时，损耗功率P ＝I 2R ＝P 20U 2R ，即损耗功率与输电电压的平方成反比，因此在输电电压一定时，输送的电功率越大，电能损失也越大，选项C 错误；高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济等各种因素，不是电压越高越好，选项D 正确．1．输电电压是指加在高压输电线始端的电压U ，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU ＝IR ．2．无论从减小输电线路上功率损失，还是减小电压损失来看，都要求提高输电电压，以减小输电电流．1．关于电能输送的以下分析，正确的是（ ）．A ．由公式P ＝U 2/R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越多B ．由公式P ＝U 2/R 知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大D ．由公式P ＝UI 知，输电导线上的功率损失与电流成正比答案：C解析：输电线上损失的功率P 损＝I 2R 线＝U 2损R 线，U 损指输电线上的分压，而不是输电电压． 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 的特高压输电，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 ．P 4B ．P 2C ．2PD ．4P 答案：A解析：由P ＝UI 可知当输出电压由500 kV 升高到1 000 kV 时，电路中的电流将减为原来的一半；由P ＝I 2R 可知电路中损耗的功率将变为原来的14． 3．远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，输电线的横截面积为S ，线路损失的功率为ΔP ，若将电压提高到10U ，则（ ）．A ．不改变输电线路时，线路上的功率损失为0.01ΔPB ．不改变输电线路时，用户端的电压为原来的10倍C ．线路功率损失仍为ΔP 时，输电线的横截面积可减少为0.1SD ．不改变输电线路且线路损失功率仍为ΔP 时，输送的功率可增加到10P答案：AD解析：若将电压提高到10U ，则线路上的功率损失P 损＝（P 10U ）2R ＝P 2100U 2R ＝0.01ΔP ，A 项正确；若不改变输电线路时，用户端的电压大于原来的10倍，B 项错误；线路功率损失仍为ΔP 时，有P 损＝（P 10U ）2R ′＝（P U ）2R ，故R ′＝100R ，即ρL S ′＝100ρL S，所以S ′＝0.01S ，C 项错误；若不改变输电线路且线路损失功率仍为ΔP 时，即输电线路中的电流保持不变，而其输电电压提高到10U ，所以输送的功率可增加到10P ，D 项正确．4．发电厂发电机的输出电压是U 1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R ，导线中的电流为I ，学校得到的电压为U 2，则关于输电线上损失的功率，下列表达式错误的是（ ）．A ．U 12RB ．(U 1－U 2)2RC ．I 2RD ．I （U 1－U 2） 答案：A解析：用P ＝U 2R求电阻上损失的功率时，U 要与电阻R 相对应，选项A 中的U 1是输出电压不是输电线上的电压，故选项A 错误．选项B 中的U 1－U 2是输电线上的电压，因此，选项B 正确．选项C 、D 中的电流I 是输电线中的电流，故选项C 、D 正确．5．某发电站的输出功率P ＝104 kW ，输出电压U 1＝4 kV ，通过理想变压器升压后向远处供电，已知输电导线的总电阻为R ＝10 Ω，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求变压器的匝数比．答案：225解析：发电站的输出电流I 1＝P U 1＝1074×103A ＝2.5×103 A ，输电线路损失的功率P 损＝4%P＝I 22R ，则I 2＝4%P R ＝4%×10710A ＝2×102 A ，变压器的匝数比n 1n 2＝I 2I 1＝2×1022.5×103＝225．。
远距离输电导学案A4
第四节 变压器 2019.11.18【导学目标】1．理解输电线上电能的损失与哪些因素有关。
2．理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理。
3．知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题。
【问题探究】三峡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)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？它占输出功率的几分之几？(3)若将电压升高至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？它占输出功率的几分之几？分析：(1)由P ＝UI 得I ＝ A(2)输电线上损失的功率ΔP ＝ W损失功率与输出功率之比为ΔP P＝ (3)将电压升高至50万伏时，I ′＝ A输电线上损失的功率ΔP ′＝ W损失功率与输出功率之比为ΔP ′P＝ 。
一、远距离输电时存在的问题1．电压损失：输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值．ΔU ＝U －U ′＝ 。
2．功率损失：远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP ＝I 2r ＝ = ＝ 。
3．减小电压、功率损失的方法：(1)减小输电线的电阻R ：由R ＝ρL S可知，距离L 一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可以减小电阻．(2)减小输电电流I ：由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．（3）远距离高压输电的示意图。
发电机发出的交变电流先送到升压变电站，将电压升高到220 kV以上，由高压输电线向远处输送．在用电区，先由第一级变电站将电压降到110 kV ，再输送到第二级变电站，将电压降到10 kV ，送到用电区．对普通生活用电，则还要用变压器进一步将电压降到220 V.二、远距离输电电路中的各种关系【问题探究】某发电站向远处送电的示意图如图所示，若两个变压器均为理想变压器，在这个电路中包括三个回路。
河北省石家庄市复兴中学高中物理选修3-2学案：远距离
交变电流远距离输电（第三课时）(2)【学习目标】1．了解互感器的结构及工作原理2．知道远距离输电减小能耗的方法，熟练掌握利用有关规律解决远距离输电的有关问题【重点难点】重点：远距离输电减小能量损失的分析依据和方法及解决有关问题的规律应用难点：远距离输电过程的分析【导学流程】了解感知一．互感器(1)电压互感器：用来把电压变成电压．(2)电流互感器：用来把电流变成电流．针对训练钳形电流表的外形和结构如图10－2－2所示．图甲中电流表的读数为1.2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则 ( )A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 AB．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 AC．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A二、电能的输送1．根据P损＝I2R线，减少输电电能损失有两种方法．(1)减小输电线的电阻：由R＝ρlS可知，要减小输电线的电阻R线，在输电距离不变情况下，可采用减小材料的、增大导线的等方法．(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝，要减小电流，应提高输电电压．2．远距离输电的功率损失输送功率一定时，线路电流I ＝ ，输电线上损失功率P 损＝I 2R 线＝ R 线，可知P 损∝1U 2. (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 3U 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)输电线上损耗的功率P 损＝I 线ΔU ＝I 线2R 线＝(P 2U 2)2R 线．当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减少到原来的1n . 深入学习例1．中国已投产运行的1000 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1000 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.P 4B.P 2C ．2PD ．4P例2．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3×118 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2.0×118 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 9×118 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻归纳总结：例3．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迁移应用例4 某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V，输出电功率为50 kW，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？【展示设计·学习交流】1．口头展示：远距离输电的能量损失分析和减小能耗的方法2．板书展示：提纲中例2、例3的分析方法3．学生在学习过程中生成的其他问题【合作探究·拓展知识】如图10－1－13所示，矩形裸导线框长边的长度为2L ，短边的长度为L ，在两个短边上均接有电阻R ，其余部分电阻不计，导线框一长边与x 轴重合，左边的坐标x ＝0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系B ＝B 0sin(πx 2L)．一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R ，开始时导体棒处于x ＝0处，从t ＝0时刻起，导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动．求：(1)导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的过程中力F 随时间t 变化的规律．(2)导体棒AB 从x ＝0到x ＝2L 的过程中回路产生的热量．。
高中物理 学案 远距离输电
3.4 远距离输电【学习目标】1．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。
2．知道远距离输电时输电线上电能的损耗与哪些因素有关。
3．理解减小电能损耗的两个途径以及高压输电的原理。
4．知道远距离输电的典型电路，能利用变压器和电路的规律解决远距离输电问题。
【知识梳理】知识点一远距离输电中的电功率和电压损耗1．输电线上的功率损耗与电压损耗ΔP＝I2rΔU＝Ir其中，I为输电电流，r为输电线的电阻。
2．降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻：在输电导线长度L一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小、横截面积大的导线。
(2)减小输电导线中的电流：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。
[初试小题]1．判断正误。
(1)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。
( )(2)现实中通常主要用增加导线的横截面积来减小输电损耗。
( )(3)远距离输电时，输电电压越高越好。
( )2．[多选]远距离输送交变电流都采用高压输电，我国正在研究用远高于330 kV的电压进行输电，采用高压输电的优点是()A．可节省输电线的材料B．可根据需要调节交变电流的频率C．可减少输电线上的电功率损失D．可加快输电的速度知识点二高压交流输电直流输电[情境导学]某发电站向远处送电的示意图如图所示。
发电站一端和用户一端的变压器作用各是什么？提示：发电站一端的变压器是升压变压器，把电压升高用于远距离输电；用户一端的变压器是降压变压器，把电压降低供用户使用。
1．远距离输电基本原理在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。
2．电网输电的优点(1)确保电能输送的经济可靠。
(2)调剂不同地区的电力供需，提高电力使用的经济效益。
3．直流输电的优点(1)导线对于稳定的电流只有电阻作用而没有电感作用。
(2)不需要发电机同步运行。
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3_2
第七节 远距离输电一、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．预习交流1我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束，低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠．农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象（离变压器较远的用户）：（1）电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；（2）日光灯不能启动；（3）洗衣机转动力度小等．尤其是过节时现象更明显，这是为什么呢？输送电能的高压线答案：因为电能在输送中存在电压损失和电能损失．低压输电线较细，电阻较大，导线的电压降较大，致使用户末端电压远低于额定电压（有时甚至不高于160 V ）．到了过节的时候，各家用电器增多，所有用电器都并联，总电阻会更小，线路电流更大，输电导线上分得的电压变多，致使用户电压降低，就会出现上述现象．经过低压改造后，换上了合格的输电导线，以上现象就不明显了．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．预习交流2现在大功率输电采用直流输电好还是交流输电好？答案：直流输电，直流输电比交流输电损耗少．一、输电线上的电压损失假定两条输电线的总电阻为r ，在如图所示的输电示意图中等效画为r ，输送的功率为P ，发电厂输出的电压为U 1，则输电线上损失的电压为多少．怎样减小输电线上损失的电压呢？答案：由1P U I =得1P I U =， 所以1Pr U Ir U ∆== 因此减小输电线电阻、提高输电电压可以减小输电线上损失的电压．输电导线的电阻为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电压比为（ ）．A ．U 1/U 2B ．2212/U UC ．2221/U UD ．U 2/U 1答案：D解析：输电线上的电流为I ＝P U ，输电线上损失的电压为U 损＝IR ＝PR U ，可见在输送功率不变的情况下，损失的电压与输电电压成反比，故D 项正确．1．输电线上的电压损失输电线路始端电压U 与输电线路末端电压U ′的差值．ΔU ＝U －U ′＝IR （R 为输电线路电阻）．2．减小输电线路电压损失的两种方法（1）减小输电线路电阻由R ＝ρl S可知，间距一定时，使用电阻率小的材料、增大导体横截面积均可减小电阻．（2）减小输电电流I由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．3．输电线路的构成主要有：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器，如图所示．二、输电线上的电功率损失1．探究如何减少输电线路的功率损失．答案：根据P 损＝I 2r 可知，减小输电线的电阻和输电线中的电流可减少输电线路的功率损失．2．通过上一问题的探究，你认为哪一途径对降低输电线路的功率损耗更为有效？答案：根据P 损＝I 2r 得，在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的12；根据P 损＝I 2r 得，在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的14．通过比较，很显然，减小输电电流对于降低输电线路的功率损耗更为有效．3．假定输电线路中的电流为I ，两条输电线的总电阻为r （如图所示），输送的功率为P ，发电厂输出的电压为U1，则输电线上损失的电压为Ir ，用户得到的电压为U1-Ir ．那么怎样计算输电线路损失的功率呢？用户得到的功率又是多少呢？答案：2P I r =损 2P P P P I r=-=-用损如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW ，输出电压为400 V ，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV 高压输电，最后用户得到220 V 、9.5 kW 的电力，求：（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比n 1/n 2；（2）输电线路导线电阻R ；（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比n 3/n 4．答案：（1）1∶5 （2）20 Ω （3）95∶11解析：（1）升压变压器原、副线圈匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝4002 000＝15． （2）导线电阻R 与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有P 损＝I 2R ，而输送电流又决定于输出电压及输送功率，有I ＝P /U 2，所以R ＝P 损/I 2＝P 损/（P U 2）2＝10 000－9 500(10 000/2 000)2Ω＝20 Ω． （3）设降压变压器原线圈上电压为U 3U 3＝U 2－IR ＝（2 000－5×20）V ＝1 900 V所以降压变压器原、副线圈匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝1 900220＝9511．1．输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率．两者关系是ΔP ＝P －P ′（P 为输送功率，P ′为用户所得功率）．2．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：（1）ΔP ＝I 2R ，I 为输电线路上的电流，R 为线路电阻；（2）ΔP ＝ΔU 2R，ΔU 为输电线路上损失的电压，R 为线路电阻； （3）ΔP ＝ΔUI ，ΔU 为输电线路上损失的电压，I 为线路上的电流．3．计算输电线上的损失功率时，将输电线当成纯电阻．三、远距离输电系统1．在输送功率不变的情况下，怎样才能减小输电电流？答案：P ＝UI ，则I ＝P U ，所以在输送功率不变的情况下，可以通过提高输送电压来减小输电电流．2．提高输电电压，则减小输电线上的电流，这是否与欧姆定律相矛盾？答案：不矛盾．欧姆定律I ＝U R是对纯电阻元件成立的定律，而“提高输电电压，则减小输电线上的电流”是从输电角度，由P ＝UI ，且P 一定的条件下得出的结论，两者间没有必然的联系．3．思考讨论远距离输电有哪些基本环节．答案：远距离输电的基本环节为： 发电厂(站)→升压变压器→高压输电线路→降压变压器→用户4．在远距离输电中，如何计算输电线上的电压损失？答案：计算输电线上的电压损失，通常有以下两种方法：（1）输电线始端电压U 与末端电压U ′的差值，即U 损＝U －U ′；（2）输电线上的电流I 与输电线的电阻r 的乘积，即U 损＝Ir ．如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述不正确的是（ ）．A ．增大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 ．高压输电时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：C解析：根据P ＝I 2R 知在电流I 一定的条件下，电阻R 越小，输电线路上的电能损失就越小．又R ＝ρlS，故增大输电线的横截面积S 有利于减小输电过程中的能量损失，即选项A 正确；在输送功率P 0一定时，损耗功率P ＝I 2R ＝P 20U 2R ，即损耗功率与输电电压的平方成反比，因此在输电电压一定时，输送的电功率越大，电能损失也越大，选项C 错误；高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济等各种因素，不是电压越高越好，选项D 正确．1．输电电压是指加在高压输电线始端的电压U ，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU ＝IR ．2．无论从减小输电线路上功率损失，还是减小电压损失来看，都要求提高输电电压，以减小输电电流．1．关于电能输送的以下分析，正确的是（ ）．A ．由公式P ＝U 2/R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越多B ．由公式P ＝U 2/R 知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大D ．由公式P ＝UI 知，输电导线上的功率损失与电流成正比答案：C 解析：输电线上损失的功率P 损＝I 2R 线＝U 2损R 线，U 损指输电线上的分压，而不是输电电压． 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 的特高压输电，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 ．P 4B ．P 2C ．2PD ．4P 答案：A解析：由P ＝UI 可知当输出电压由500 kV 升高到1 000 kV 时，电路中的电流将减为原来的一半；由P ＝I 2R 可知电路中损耗的功率将变为原来的14． 3．远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，输电线的横截面积为S ，线路损失的功率为ΔP ，若将电压提高到10U ，则（ ）．A ．不改变输电线路时，线路上的功率损失为0.01ΔPB ．不改变输电线路时，用户端的电压为原来的10倍C ．线路功率损失仍为ΔP 时，输电线的横截面积可减少为0.1SD ．不改变输电线路且线路损失功率仍为ΔP 时，输送的功率可增加到10P答案：AD解析：若将电压提高到10U ，则线路上的功率损失P 损＝（P 10U ）2R ＝P 2100U 2R ＝0.01ΔP ，A 项正确；若不改变输电线路时，用户端的电压大于原来的10倍，B 项错误；线路功率损失仍为ΔP 时，有P 损＝（P 10U ）2R ′＝（P U ）2R ，故R ′＝100R ，即ρL S ′＝100ρL S，所以S ′＝0.01S ，C 项错误；若不改变输电线路且线路损失功率仍为ΔP 时，即输电线路中的电流保持不变，而其输电电压提高到10U ，所以输送的功率可增加到10P ，D 项正确．4．发电厂发电机的输出电压是U 1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R ，导线中的电流为I ，学校得到的电压为U 2，则关于输电线上损失的功率，下列表达式错误的是（ ）．A ．U 12RB ．(U 1－U 2)2RC ．I 2RD ．I （U 1－U 2） 答案：A解析：用P ＝U 2R求电阻上损失的功率时，U 要与电阻R 相对应，选项A 中的U 1是输出电压不是输电线上的电压，故选项A 错误．选项B 中的U 1－U 2是输电线上的电压，因此，选项B 正确．选项C 、D 中的电流I 是输电线中的电流，故选项C 、D 正确．5．某发电站的输出功率P ＝104 kW ，输出电压U 1＝4 kV ，通过理想变压器升压后向远处供电，已知输电导线的总电阻为R ＝10 Ω，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求变压器的匝数比．答案：225解析：发电站的输出电流I 1＝P U 1＝1074×103A ＝2.5×103 A ，输电线路损失的功率P 损＝4%P ＝I 22R ，则I 2＝4%P R ＝4%×10710A ＝2×102 A ，变压器的匝数比n 1n 2＝I 2I 1＝2×1022.5×103＝225．。
远距离输电 教案
远距离输电教案教案标题：远距离输电教案目标：1. 了解远距离输电的概念和原理；2. 掌握远距离输电的技术和方法；3. 了解远距离输电的优势和挑战；4. 培养学生的团队合作和解决问题的能力。
教案步骤：引入活动：1. 向学生介绍远距离输电的概念，并提出以下问题：你认为什么是远距离输电？为什么需要远距离输电？知识讲解：2. 讲解远距离输电的原理和技术，包括直流输电和交流输电的区别，高压输电线路的建设和维护等内容。
实践活动：3. 将学生分为小组，每个小组负责设计一个远距离输电方案。
要求考虑输电距离、输电效率、成本等因素，并选择合适的输电技术和方法。
讨论和总结：4. 让每个小组向全班展示他们的远距离输电方案，并进行讨论和比较。
引导学生总结远距离输电的优势和挑战，并思考如何解决挑战。
拓展活动：5. 鼓励学生进行更深入的研究，了解当前远距离输电领域的最新技术和发展趋势，并撰写一份小论文或做一份展示报告。
评估：6. 设计一份评估表，根据学生的讨论和展示表现进行评估。
评估内容可以包括对远距离输电原理的理解程度、方案设计的合理性和创新性等。
教案延伸：7. 将远距离输电与可再生能源结合，讨论如何将远距离输电应用于大规模可再生能源的开发和利用。
教学资源：- PowerPoint或白板和马克笔- 远距离输电相关的教材或参考资料- 小组讨论和展示的材料教学反思：教案中的实践活动和讨论环节可以促进学生的参与和思考能力，培养他们的团队合作和解决问题的能力。
同时，通过拓展活动和评估，可以激发学生的学习兴趣和深入研究的欲望。
高二物理复习学案 变压器 远距离输电
高二物理复习学案变压器 远距离输电★学习目标：1、了解变压器的工作原理；2、熟练应用变压器的规律能分析各量的变化情况；3、掌握远距离输电的模型，能熟练的解答远距离输电的问题。
★知识梳理：一、变压器1、变压器的原理 是变压器的工作基础。
由于互感现象，使得穿过原副线圈的 相同。
根据E= 得 ，原、副线圈产生感应电动势E 与匝数n 成 。
2、理想变压器的变压、变流规律和功率关系： ★、变压规律：★、变流规律： ★、功率关系：二、电能的输送1、电功率损失和电压损失★功率损失：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。
出现功率损失。
★P= 。
★、电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R 上消耗部分电压。
★U= 。
2、减少功率损失和电压损失的方法：★、★、3、高压输电网络及各物理量间关系：★、远距离输电线路图：★、常用分析公式：★、输电电流：I 2=★、输电导线损失的电功率：P 损=★、输电导线损失的电压：U 损=【巩固提高】I 1 I 2 U nn R U1．对于理想变压器来说，下列说法中不正确的是（ ）A ．变压器是利用互感现象制成的B ．变压器可以改变各种电源的额定功率C ．变压器不仅能改变电压，还同时改变电流D ．变压器的初级电流随次级电流的增大而增大2.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 ，输电导线的总电阻为R 。
则下列说法正确的是（ ）A ．输电线上的电流R U I =B ．输电线上的电流U P I 0=C ．输电线上损失的功率R UP P 20)(= D ．输电线上损失的功率R U P 2= 3. 理想变压器原线圈接有理想交流电流表，副线圈接有两个电热器R 1与R 2，其铭牌参数分别为“220V 1100W ”和“220V 440W ”，如图甲所示。
若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压时，两电热器均正常工作，则下列说法正确的是（ ）A ．变压器原线圈的输入电功率为1540WB ．变压器原、副线圈的匝数比为311：22C ．原线圈输入电压为3110VD ．理想交流电流表的示数为7A4.用220V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V ，通过负载的电流图像如图所示，则（ ）A ．变压器输入功率约为3. 9WB ．输出电压的最大值是110VC ．变压器原、副线圈匝数比是1：2D ．负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+2π)A 5. 如图理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b 。
《电能的远距离输送》 学历案
《电能的远距离输送》学历案一、学习目标1、理解为什么要进行电能的远距离输送。
2、掌握降低输电损耗的方法和原理。
3、了解高压直流输电和交流输电的特点。
二、学习重难点1、重点（1）理解输电线上电能损失的主要原因及降低电能损失的方法。
（2）理解高压输电的原理。
2、难点（1）分析输电过程中的电压、电流和功率的关系。
（2）对高压直流输电和交流输电的比较和理解。
三、知识回顾1、电功率的计算公式：P ＝ UI （其中 P 表示功率，U 表示电压，I 表示电流）2、焦耳定律：Q ＝ I²Rt （其中 Q 表示热量，I 表示电流，R 表示电阻，t 表示时间）四、引入在现代社会，电能的应用无处不在。
无论是工厂里的大型机器，还是我们日常生活中的各种电器，都离不开电能。
然而，发电厂往往远离用电区域，这就需要将电能进行远距离输送。
那么，电能是如何实现远距离输送的呢？在输送过程中又会面临哪些问题和挑战呢？五、知识讲解1、电能输送的基本原理电能的输送主要依靠变压器来改变电压。
在发电站，通过升压变压器将电压升高，然后通过输电线路进行远距离输送。
到达用电区域后，再通过降压变压器将电压降低，以供用户使用。
2、输电线上的电能损失（1）原因输电线上存在电阻，当电流通过时会产生热量，从而导致电能损失。
损失的电能可以用焦耳定律 Q ＝ I²Rt 来计算。
（2）减少电能损失的方法由 Q ＝ I²Rt 可知，要减少电能损失，可以减小输电电流 I 或减小输电线路的电阻 R。
减小电阻 R 的方法包括：选用电阻率小的材料制作导线、增大导线的横截面积等。
但这些方法往往受到成本、技术和实际环境等因素的限制。
减小输电电流 I 的方法是提高输电电压 U，因为根据 P ＝ UI，在输送功率 P 一定的情况下，电压 U 越高，电流 I 越小。
3、高压输电（1）原理通过升压变压器将电压升高到几十万伏甚至更高，减小输电电流，从而大大降低输电线上的电能损失。
河北省石家庄市高中物理第五章交变电流5.4.3远距离输电学案(无答案)新人教版
【导学流程】
一、知识链接
1.试写出电阻定律的内容及表达式：
2.试写出理想变压器原、副线圈中电压、电流、电功率与线圈匝数的基本关系及制约关系
1）基本关系：
2）制约关系：
3.试简要说出分析理想变压器的动态变化问题的分析思路：
二、基础感知
阅读教材第45页内容，试完成下列内容
2.结合输电电路及有关各物理量的关系，是列举在远距离输电中需要特别注意哪些问题；
3.怎样计算远距离输电问题中的功率；
4.怎样分析远距离输电过程中的动态变化问题；
5.小组成员记录的其它疑惑。
5.4.3变压器应用
班姓名小组
【学习目标】
1．能正确、简要说出输电过程中电能消耗的主要原因；
2．能依据电阻定律正确分析远距离输电过程中减小电能损失的方法；
3．能正确画出远距离输电过程的流程图；
4.能准确说出原、副线圈电压、电流、电功率与线圈匝数的关系并能熟练应用计算有关量
【重点难点】
重点：远距离输电过程中能量损失的理解及计算
三、探究未知
通过自主学习， 你还存在哪些方面的疑惑，把它写在下面的横线上，以备讨论。
________________________________________________________________________________。
【合作学习】
先对议下列问题，再组议有疑惑的地方。
1.列举远距离输电中减小电能损耗的方法并简要说明理由；
1.画出远距离输电的电路流程图，标注出各级线圈及线路中涉及到的电压、电流、电功率等各物理量的关系并用红笔画出你认为解决远距离输电问题时，必须高清的物理量及其计算方法。
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例1
关于电能输送的以下分析，正确的是( ) A ．由公式P ＝U 2R 知，输电电压越高，输电导线上功率
损失越小 B ．由公式P ＝U 2知，输电导线电阻越大，输电导线上
功率损失越小
C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电导线上功
率损失越大
D ．由公式P ＝UI 知，输电导线上的功率损失与电流成
正比
——年——班
一、【预习案】
二、【探究案】
一、降低输电损耗的两个途径
人们常把各种形式的能如水能、燃料化学能、核能等，先转化为电能再进行利用，因为电能可以通过电网很方便的传输到远方．电能从发电厂到远方用户的传输过程，可用图1表示，其中r 表示输电线的总电阻，I 表示输电线上的电流
请同学们探究下列问题
1，用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？
2，输电线上的热功率的表达式是什么？如何更有
效的减小输电线上的热功率？
*要点提炼
1、输电线上的功率损失P 损= 输电线上的电压损失 U 损 =
2、减小输电线路上功率、电压损失的方法：①
②
1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成_______，与它的横截面积S 成_______，导体电阻与构成它的材料有关，即R ＝
_______. 2．电功率P ＝______，热功率P ＝______.
3．理想变压器原、副线圈的三个关系： P 原＝P 副，U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝_____. 4．输电线上的功率损失为ΔP ＝_____，由此可知降低输电损耗的两个途径为_________________________、______________________________． 5．远距离输电的基本原理：在发电站内用_______变压器_______，然后进行远距离输电，在用电区域通过_______变压器降到所需的电压.
5.5 电能的输送（一课时）
学习目标 ：1掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径 . 2知道远距离输电线路的基本构成 3会对简单的远距离输电线路进行定量计算 ．
二、远距离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．
（2）两个变压器是理想变压器，则三个回路中各物理量之间又有什么关系？
三、【训练案】
P99 课时训练
发电站和n 1构成回路，n 1相当于外电路；n 2、r 和n 3构成回路，n 2相当于电源，r 和n 3构成外电路；n 4和用户构成回路，n 4相当于电源，用户相当于外电路．
(1)结合闭合电路的知识，分析三个回路中各物理量的关系(发电机内阻，n 1、n 2、n 3、n 4线圈的电阻忽略不计)． 例2 发电机的端电压为220 V ，输出功率为44 kW ，输电导线的电阻为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，则： (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到用户，求用户得到的电压和功率． 例3 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 ，输电线上损失的电功率为P ′，用户得到的电功率为P 用，则P ′、P 用的关系式正确的是( ) A ．P ′＝U 2S ρl B ．P ′＝P 2ρl U 2S C ．P 用＝P －U 2S D ．P 用＝P (1－Pρl U 2S
)。