电能的输送(知识梳理)

此外，在求解远距离输电的相关问题时，我们还应熟练掌握 以下几点：
(1)一个原理：要减小输电线上的电压损失和电功率损失， 就要减小输电电流，而输电功率是确定的，由 P＝IU 知，应提 高输电电压．
(2)两个损失： ①电压损失：ΔU＝I 线 R 线，主要原因是输电线有电阻． ②功率损失：P 损＝I2线R 线＝ΔRU线2
在远距离输电时，输送的电功率为 P，输电电压为
U，所用导线的电阻率为 ρ，横截面积为 S，总长度为 l，输电
线损失的功率为 ΔP，用户得到的功率为 P′，则下列关系式正
确的是( )
A．ΔP＝Uρ2lS
B．ΔP＝PU22ρSl
C．P′＝P－Uρ2lS
D．P′＝P1－UPρ2Sl
思路导图：
解析： 输电线电阻为 R 线＝ρSl ，输电电流为 I＝UP，故输 电线上损失的电功率为 ΔP＝I2R 线＝UP2ρSl ＝PU22ρSl，用户得到的 电功率为 P′＝P－ΔP＝P1－UPρ2Sl .
电网供电 1．远距离输电基本原理：远距离输电的基本电路，如图所 示．
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 通过输电线、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． 3．优点 (1)经济——便于使用大容量发电机组，降低运输成本； (2)保质——减少断电风险，调剂供需平衡； (3)可靠——根据不同“电源”的特点，合理调度电力．
回路源自文库
中的 能量
P 机＝P 损＋P 用
守恒
有条河流，流量 Q＝2 m3/s，落差 h＝5 m．现利用其 水流发电，若发电机总效率为 50%，输出电压为 240 V，输电 线总电阻 r＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的 6%，为满足用 电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的 匝数比各是多少？能使多少盏“220 V 100 W”规格的电灯正 常发光？(g＝10 m/s2，ρ 水＝1.0×103 kg/m3)
(3)三个关系： ①电压损失关系：ΔU＝U2－U3，U2 是升压变压器的输出电 压，U3 是降压变压器的输入电压． ②功率损失关系：P 损＝I2线R 线＝ΔRU线2，升压变压器的输出功 率和降压变压器的输入功率之差即为损失的电功率． ③功率关系：P 用＝P 总－P 损．
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、次级线圈匝数之比为 1∶10 的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为 10∶1 的降压变压器降压供给用户．
答案： 6∶125 235∶11 470盏
远距离输电中的“三二一” 1．理清“三个回路” 如图所示为远距离输电的简化电路原理图．我们可以把它 划分为三个回路，即图中所示的回路 1、回路 2 和回路 3.
2．抓住“两个联系” (1)在图中，理想的升压变压器联系了回路 1 和回路 2，由 变压器原理可以得到线圈 1(匝数为 n1)和线圈 2(匝数为 n2)中各 相关量之间的关系： UU12＝nn12，II12＝nn21，P1＝P2
知识梳理
降低输电损耗的两个途径 1．输送电能的基本要求
2．降低输电损耗的两个途径 (1)输电线上的功率损失：ΔP＝_I_2_r__，式中 I(I＝UP，U 为 输电电压)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____．
思路导图：
解析： 输电电路如图所示．
电源端：P 输出＝Qρ 水 gh×50%＝5×104 W
线路损耗 ΔP＝I22r
得 I2＝
ΔrP＝
P输出×r 6%＝
5×104×0.06 30
A＝10 A
送电电压 U2＝PI输2出＝5×10104 V＝5×103 V 升压变压比 n1∶n2＝U1∶U2＝5×241003＝6∶125 输电线损失电压 ΔU＝I2r＝10×30 V＝300 V U3＝U2－ΔU＝4 700 V，U4＝220 V 降压变压比：n3∶n4＝U3∶U4＝235∶11 灯盏数 N＝P输出P－灯 ΔP＝5×104－51×00104×0.06(盏) ＝470(盏)
要点突破
输电线上的电压损失和功率损失 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，即 ΔU＝U－U′＝Ir 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，损失的电功率可以用下列 3 种方式计算： (1)ΔP＝I2r； (2)ΔP＝IΔU； (3)ΔP＝ΔUr 2.
间的关系
I1＝I 机 U1＝U 机 P1＝P 机
I2＝I 线＝I3 U2＝U 损＋U3 P2＝P 损＋P3
I4＝I 用 U4＝U 用 P4＝P 用
两回 路间
回路Ⅰ、Ⅱ间的联系：UU12＝nn12，I1n1＝I2n2，P1＝P2
的联 系
回路Ⅱ、Ⅲ间的联系：UU34＝nn34，I3n3＝I4n4，P3＝P4
答案： BD
远距离输电的综合应用问题 1．远距离输电的电路图 如图甲所示为远距离输电的简化电路原理图，可以划分为 三个回路，如图乙．
甲
乙
2．分析三个回路
分析远距离输电路的有效方法是理清三个回路，抓住两个联系，
掌握一个定律．其关系如下表所示：
回路 物理量
回路Ⅰ
回路Ⅱ
回路Ⅱ
三个回路中电 压、电流及功率
(2)理想的降压变压器联系了回路 2 和回路 3，由变压器原 理可以得到线圈 3(匝数为 n3)和线圈 4(匝数为 n4)中各相关量之 间的关系：
UU34＝nn34，II34＝nn43，P3＝P4 3．掌握“一个能量守恒” 远距离输电过程中，在回路 2 的输电线上会损耗一小部分 电功率，剩余的绝大部分电功率通过降压变压器和回路 3 输送 给用户使用．整个输电过程中的功率关系为 P 用＝P 总－P 损．