(整理)第五节电能输送
2.7电能的输送 教科版选修3-2详解
电导线上损耗的功率可表示为：（ BCD ）
A．U12/R
B．(U1-U2)2/R
C．I2R
D．(U1-U2)I
⊿ P＝I2r= ⊿U2/r＝ ⊿UI
⊿U=Ir=
P U
r
是不是输电电压越高越好?
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高， 建设费用越高。输电线上的电压损失，除了与输电线 的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压 较高、导线截面积较大时，电感、电容造成的电压损 失比电阻造成的还要大。实际输送电能时，要综合考 虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要 求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
综上：降低输电损耗的两个途径
设输送的电功率为P，输电电压为u，输电线L，S，ρ
P I 2R
P
2
L
u S
L↓—输电距离要保证不可行
R↓
ρ↓（不现实）
L一定时
S↑(效果不佳)
I↓ I↓=P/u↑
高压输电是最明智的选择！
练习1、远距离输电时，为了减少输电线上
电能损失，应（ B ）
A.提高输送电压，增大输送电流 B.提高输送电压，减小输送电流 C.减小输送电压，增大输送电流 D.减小输送电压，减小输送电流
（2）如果用1：100的理想变压器先将电压升高， 经过同样的输电线后，再用100：1的理想变压器 降压，供给用户，这时用户得到的电功率和电压 又各是多大？
析与解
I P 100 A
U
P损＝I 2R＝10KW
P用＝P－P损＝12KW
U损 IR 100V
U用 ＝U－U损 ＝120V
析与解 U 1 n1 U 2 n2
② 输电线路上感抗、容抗造成
如何减少U损呢？
高中物理第五章交变电流55电能的输送课件选修32
1.远距离输送一定功率的交流电，输电线 上的电压损失 ΔU＝UP·r。
2．远距离输送一定功率的交流电，输电线上功率损失 ΔP＝UP 2·r。
[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，则输电电流 I＝UP，线路的功率损失 ΔP＝I2r ＝PU22r，可知 ΔP∝U12，当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时， 功率损失变为原来的n12，A 错误，B 正确；线路上的电压损 失 ΔU＝Ir＝PUr，可知 ΔU∝U1 ，当输电电压升高为原来的 n 倍时，电压损失变为原来的n1，C 正确，D 错误。
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 P1，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 P2，则 P1 和PP21分别为(
)
A.PkUR，n1
B.kPU2R，n1
C.PkUR，n12 D.kPU2R，n12
解析 原线圈的电流为 I1＝UP，由于 P、U 不变，故 I1 不变，由II12＝nn21＝k 得 P1＝I22R＝kPU2R；由I2I′1 ＝nn21′ ′＝nk 得 P2＝I2′2R＝nkPU2R，则PP21＝n12，故选项 D 正确。
[变式训练1] (多选)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
第五节 电能的输送
课后跟踪演练基础巩固1．在电能输送过程中，若输送电功率一定，则在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解析输电线上的功率损失ΔP＝I2R，电压损失ΔU＝U－U′＝IR，输电电流I＝PU，所以ΔP＝I2R＝ΔU2R＝P2U2R，可见在输送功率P一定时，ΔP与I2成正比，ΔP与ΔU2成正比．答案CD2．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解析输出功率一定时，由P＝UI，当U增大时，I减小．答案 B3．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损失的电压可表示为()A．U1B．U1－IRC．IR D．U2解析 输电线上损失电压为ΔU ，ΔU ＝U 1－U 2＝IR ，所以选项A 、B 、D 错误，选项C 正确．答案 C4．某小型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3300 V 送电，则线路损失功率可变为( )A ．3.3 kWB ．1.1 kWC ．30 kWD ．11 kW解析 根据P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r 可知，热损失功率跟输送电压的平方成反比，故B 选项正确．答案 B5．某用电器距离供电电源为L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值是( )A.ρL RB.2ρLI UC.U ρLID.2UL Iρ解析 输电线的电阻为R ，由欧姆定律可得U ＝IR ，由电阻定律R ＝ρ2L S ，联立可得S ＝2ρILU ，故B 选项正确．答案 B6．用U 1和U 2两种电压通过相同长度和材料的导线输电，若输送的电功率相等，在输电导线上损失的电功率也相同，则在两种情况下输电导线截面积之比S 1:S 2为( )A.U 2U 1B.U 1U 2C.⎝⎛⎭⎪⎫U 2U 12 D.⎝⎛⎭⎪⎫U 1U 22 解析 损失电功率P ＝I 2R ，由电阻定律R ＝ρlS ，可得P 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 12ρlS 1，P 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22ρl S 2，P 1＝P 2，则S 1S 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2U 12，故C 选项正确．答案 C拓 展 提 升7．如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是( )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 解析 根据P ＝I 2R 可知，在电流I 一定的情况下，减小电阻R ，可以减小电路上的电能损失，而R ＝ρl S ，所以增大输电线的横截面积S 可减小电阻，故A 选项正确；由输入功率P ＝UI ，得输电线电功率损失P 损＝I 2R ＝P 2U2R ，可见减小输电线电流可减小电路的发热损耗，故B 选项正确，C 选项错误；高压输电并不一定是电压越高越好，电压过高时，会带来技术和设备上的困难，所以D 选项正确．答案 ABD8．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 解析 根据变压器的电压与匝数之间的关系得n 2n 1＝U 2200，n 3n 4＝U 3220，由于输电线上损失电压ΔU ＝IR ，U 2＝U 3＋ΔU ，故U 2>U 3，n 2n 1>n 3n 4，A 选项正确，B 选项错误；升压变压器的输出功率等于降压变压器的输出功率与输电线损失功率的和，故D 选项正确，C 选项错误．答案 AD9．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 ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻解析 当U ＝500 kV 时，I ＝P U ＝3×1095×105 A ＝6×103A ，而U 损＝IR ＝15 kV ，故选项A 错误，选项B 正确；输电线损失功率不可能比输出功率还大，故选项C 错误；ΔP ＝U 2r 中，U 应是输电线电阻上的电压，即损失电压，而不是输电电压，故选项D 错误．答案 B10．发电机端电压为220 V ，输送功率110 kW ，若要保证用户至少获得100 kW 电功率，则输电导线电阻不得大于______Ω；若用一个升压变压器升压至5500 V 后进行输电，则导线电阻不得大于______Ω.解析 由题可知，用户得到100 kW 的电功率，则输电线损失为10 kW.I 1＝110000220A ＝500 A,10000 W ＝I 21·R 1， R 1＝10000250000Ω＝0.04 Ω，R 1≤0.04 Ω，I 2＝1100005500A ＝20 A,10000W ＝I 22·R 2，R 2＝10000400Ω＝25 Ω，故R 2≤25 Ω.答案 0.04 2511．发电机输出功率40 kW ，输出电压400 V ，用变压比(原、副线圈匝数比)为1:5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，到达用户后再用变压器降为220 V ，求：(1)输电线上损失的电功率是多少？ (2)降压变压器的变压比是多少？解析 (1)发电机输出的电压为400 V ，经升压变压器后电压U ＝51×400 V ＝2.0×103 V ，由P ＝UI 得输电线上的电流 I ＝P U ＝40×1032.0×103A ＝20 A.输电线上的功率损失ΔP ＝I 2·R ＝202×5 W ＝2.0×103 W. (2)输电线上的电压损失ΔU ＝I ·R ＝20×5 V ＝100 V ，加在降压变压器原线圈两端的电压U 1＝U －ΔU ＝2.0×103 V －100 V ＝1.9×103 V ，降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)U 2＝220 V .降压变压器的变压比 n 1n 2＝U 1U 2＝1.9×103220＝9511. 答案 (1)2.0×103 W (2)95:1112．一台发电机输出的电功率为100 kW ，输出电压为250 V ，现欲向远处输电，若输电线的总电阻为8 Ω，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%，并向用户输送220 V 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？解析 (1)由于是大功率、远距离输电，为了减少输电线路损失的电能，所以要采用高压输电，电能送到用户以后，再用降压变压器向用户输送220 V 电压．画出其输电线路的示意图如图所示．(2)由于要求P R ≤P 2×5%， 又∵P 1＝P 2，∴P R ＝5%×P 1＝5%×100 kW ＝5×103 W. 故通过输电线的最大电流为： I 2＝P R R ＝5×1038A ＝25 A. 变压器B 2输入功率P ′2＝P 2－P R ＝(100×103－5×103 )W ＝9.5×104 W ，I 3＝P ′2U 3＝9.5×104220 A ＝475011 A ，I 1＝P 1U 1＝100×103250A ＝400 A.所以升压变压器的变压比n 1n 2＝I 2I 1＝25400＝116.降压变压器的变压比n 3n 4＝I 3I 2＝4750/1125＝19011.(3)由于是理想变压器，用户得到的电功率即为降压变压器的输出功率．P 用＝P 1－P R ＝(100×103－5×103)W ＝95 kW. 答案 (1)见解析图 (2)1:16 190:11 (3)95 kW13．有条河流，流量Q ＝2 m 3/s ，落差h ＝5 m ，现利用其发电，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”的电灯正常发光？(取g ＝10 N/kg)解析 设ρ为水的密度 电源端：P 输出＝mgh /t ×50%＝Qρgh ×0.5＝2×1×103×10×5×0.5 W ＝5×104 W.输出电压U 0＝240 V ，输送电路如图所示．为满足输电要求，据ΔP 损＝I 2送R ，有I 送＝ΔP 损/R ＝ P 输出×6%R＝5×104×0.0630A ＝10 A.则送电电压为U 送＝P 输送I 送＝5×10410 V ＝5×103 V .所以升压变压器的变压比为n1:n2＝U0:U送＝240/(5×103)＝6:125.输电线电压损失ΔU损＝I送R＝10×30 V＝300 V用户端：U1＝U送－ΔU损＝5×103 V－300 V＝4700 V.据题意可知，U2＝220 V，所以降压变压器的匝数比为n′1:n′2＝U1:U2＝4700220＝235:11.因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为N＝P输出－ΔP损P灯＝5×104－5×104×0.06100盏＝470盏．答案6:125235:11470盏。
第五节 电能的输送
1．远距离输送交流电都采用高电压输电，我国正在研究比330kV 高得多的电压进行输电，采用高压输电的优点是( )A ．可节省输电线路的铜材料B ．可根据需要调节交流电的频率C ．可减小输电线上能量损失D ．可加快输电的速度2．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R ，通过导线上的电流为I ，学校得到的电压为U 2，则输电导线上损耗的功率下列表达式错误的是( )A.U 21RB.(U 1－U 2)2RC ．I 2RD ．I (U 1－U 2)3．用变压器进行远距离输电，输送的电功率为P ，输送的电压为U ，输电导线上的电阻率为ρ，导线横截面积为S ，导线总长为L ，输电线损耗的电功率P 1，用户得到的电功率为P 2则( )A ．P 1＝U 2S ρLB ．P 1＝P 2ρL U 2SC ．P 2＝P －U 2S ρLD ．P 2＝P －P 2ρL U 2S4．(2010·江苏物理)在如下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5．远距离输电线路的示意图如下图所示．若发电机的输电电压不变，则下列叙述中正确的是( )A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B ．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C ．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压6．在电能输送过程中，输送电功率一定，则在输电线上的功率损失( )A ．随输电线电阻的增大而增大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7．某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( )①升压变压器的副线圈的电压变大； ②高压输电线路的电压损失变大；③降压变压器的副线圈上的电压变大；④降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大．A ．①②B ．②③C ．③④D ．②④8．某小型水电站的电能输送示意图如下，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( )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9．一台发电机最大输出功率为4000kW ，电压为4000V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻R ＝1kΩ.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V ,60W)．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的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( )A ．T 1原、副线圈电流分别为103A 和20AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105V 和220VC ．T 1和T 2的变压比分别为1:50和40:1D ．有6×104盏灯泡(220V 、60W)正常发光10．某发电厂用2.2kv 的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kv 的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率，前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为________，要将2.2kv 的电压升高到22kv ，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈匝数应该是________匝．11．某小型实验水电站输出功率P ＝38kW ，输电线路总电阻r ＝1Ω.(1)若采用U ＝380V 输电，求输电线路损耗的功率P 1.(2)若改用U 1＝10000V 高压输电，用户端利用n 1:n 2＝44:1的变压器降压，求用户得到的电压U2.12．风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如下图所示风车阵中发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、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．13．(2011·淄博模拟)有条河流，流量Q＝2m3/s，落差h＝5m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V，输电线总电阻R＝30Ω，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？可以使多少盏“220V100V”的电灯正常发光？(g取10N/kg)。
高中物理 第五章 第五节 电能的输送课件
讨论与交流：
2.降低输电损耗的途径是什么?
减少输电线的电阻
由ΔP=I2r可知：
可减少功率损失。
减少输电线的电流
3.若采用减小导线电阻的方法，在输电线 长度一定的情况下，应采用什么措施?
由 R ρ L 可知：
S
讨论与交流：
2.降低输电损耗的途径是什么?
减少输电线的电阻
由ΔP=I2r可知：
可减少功率损失。
减少输电线的电阻 由ΔP=I2r可知：
减少输电线的电流
讨论与交流：
2.降低输电损耗的途径是什么?
减少输电线的电阻
由ΔP=I2r可知：
可减少功率损失。
减少输电线的电流
讨论与交流：Leabharlann 2.降低输电损耗的途径是什么?
减少输电线的电阻
由ΔP=I2r可知：
可减少功率损失。
减少输电线的电流
3.若采用减小导线电阻的方法，在输电线 长度一定的情况下，应采用什么措施?
讨论与交流：
1.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？
输电线上功率损失的主要原因是由于输电线 有电阻，会有一部分电能转化为热能而损失掉。
三、降低能耗的两个途径
思考： 远距离大功率输电面临的困难是什么？
在输电线上有功率损失。
讨论与交流：
1.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？
输送功率：
二、输电的模型
思考：怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢?
输电线
r
电
用
源 U送
户
输电线
输送电压： 电源向外输电时，其两端的电压即 为输送电压 。
输送功率： 电源对外发出的功率即输送功率。
第五节 电能的输送(共10张PPT)
以上， 距离为几百千米。
发电机输出功率为100kW，输出电压是 250V，输电线电阻是10Ω，若输电线中因发热而损 失的电功率为输送功率的4%，用户需用220V电压，
求：
（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。
第五节 电能的输送
一、交流高压输电的基本环节
发电站
升压变压器
用户
降压变压器
高压输电
输送电能的 可靠 基本要求是 保质
经济
远距离输电的设输电电流为I， 输电 主要问题 线的电阻为R，则
功率损失为P损=I2R线
三峡电厂发电机的多极转子
二、输电导线上的功率损失
P损=I2R线
R线=ρ
L S
增大导线的 横截面
1 （1）画出此输电线路的示意图。
2
11
2２
用
U3
U4 户
n3 n4
P3=P4=U3I2=U4I4
电压关系：
P损=I22R
U损=I2 R
U3=U2−I2R
输电电压220V------输电功率100kW以 下，距离为几百米以内。
输电电压35kV或110kV------输电功率100kW
以下，距离为几十千米到上百千米。
发电~ UP 厂
用 U' 户
端
四、输电线路示意图
I1
I2 U损 P损
I4
电
P1
厂 ~ U 低三压、输 输电电线线路路：上的电压损失1
P3=P1−I22R=100 ×103− 202 ×10
P2
U2
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ΔU＝IR.
3
知识点 2 降低输电损耗的途径 1．减小输电导线上的电阻 R 由电阻定律 R＝ρSl 知，在实际输电线路中，增大导线长度、选用电 阻率小的贵重金属、增大导体横截面积等减小电阻的手段都不现实． 2．减小输电电流 I 根据公式 I＝UP，要减小电流，为了保证输送功率，应该增大电压．在 输送功率一定、输电线电阻一定的条件下，输电电压提高到原来的 n 倍， 输电线上的功率损失将降为原来的n12.采用高电压输电是减小输电线上 功率损耗最有效、最经济的措施．
则下列说法正确的是( B ) 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 kV C．若改用 5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9×108 kW D．输电线上损失的功率为 ΔP＝Ur2，U 为输电电压，r 为输电线
的电阻
12
题型 1 降低输电损耗 【例 2】(双选)远距离输送交流电都采用高压输电，我国正 在研究电压比 330 kV 高得多的高压输电方法．采用高压输电的 优点是( AC ) A．可节省输电线的铜材料 B．可根据需要调节交流电的频率 C．可减少输电线上的能量损失 D．可加快输电的速度 解析：高压输电，在保持输送功率不变的情况下减小能量 损失；在相同能量损失下，可减小导线横截面积，即省材料．
图 5－5－2
9
输电线上损失功率为 P 线＝I2线R 线，而 P 线＝P 出·2%，所以 I 线＝ P出R·2线%＝5 A，
因为 I2＝I 线＝5 A，I1＝PU出1＝100 A 所以升压变压器 T1 原、副线圈的匝数比为nn12＝II12＝210
10
又因为 I3＝I 线＝5 A
第五章 第5节 电能的输送
由于输电距离一定，所以在实际 中很难减小L来减小R，只能是尽 量采用直线。
1.输电线上的损失
试 试 看
例. 某电站输送功率P=200KW ,输入电压U=110V, 该电站到用户
的距离d=10km,在输电过程中若只允许有10%的能量损耗,试求: (1)至少要用多大横截面积的铝线? (ρ=2.7×10-8Ω.m)
用导线连接，传送电能
深圳
距离遥远
1.输电线上的损失
R 线 R/2
I
用 户
U2
远 距 离 输 电
发 电 ~ U1 厂
电阻R消耗的电能：Q=I2 R线t 电阻R消耗的功率：P损=I2 R线
R/2
1、电阻R损失的电压: ΔU=U1-U2=IR线 2、输电线感抗和容抗造成电压损失
减小损失
减小电阻R线 减小电流I
(2)若改用11000V的电压输电, 则需用多大横截面积的铝线?
S = 8.9×10-6m2
r ≈ 0.17cm
提高输电电压，减少电能损失是行之 r 0.17cm S = 8.9×10 m . 有效的办法
-6 2
2.远距离高压输电
发 电 站
升 压 变 压 器
高 压 输 电
用户
降压变压器
2.远距离高压输电
---即：高压输电
1.输电线上的损失
比 较 两 种 方 法
例. 某电站输送功率P=200KW ,输入电压U=110V, 该电站到用户
的距离d=10km,在输电过程中若只允许有10%的能量损耗,试求: (1)至少要用多大横截面积的铝线? (ρ=2.7×10-8Ω.m)
S = 8.9×10-2m2 r ≈ 17cm 太粗，不可行，既不经济又架设困难.
高二物理 5.5 电能的输送
从另一方面看， 应对突发事件的预 案和相应的训练近 年来得到了重视， 这在停电事款了重 大作用。在组约， 警方曹就如何散固 在地铁通道和高楼 大厦里的人员，进 行了几个练。从克
在没有的情况下穿行于城市各条街道。警察、消防人员和紧急情观处理人 员在这次危机中表现因之一是他们为应对突发事件做了全面准备。
超导电缆输电
减小输电线路的电阻是降低输电损失的重要 途径。
许多导体在温度 特别低时电阻可以降 到0，这个现象叫超导 由于目前保持低温的主现要象方。法是利用液态氮 甚至液态氦，所以超导体输电还处于试验阶段。 上图是一种超导电缆的结构。
STS
大面积停电引发的思考
美、加、英发生重大停电事故
“8月14日，美国东北部和加拿大部分地 区发生 大西积 停电事 件。纽 约市当 晚发生 60起火 灾。长 达29小 时的停 电使组 约损失 105亿 美元。8月28日 傍晚， 英国伦 敦和英 格兰东 南部部 分地区 也发生 两个多 小时的 重大停 电事故 ，约25万人被 在地铁 中。12月20日 晚，美 国加利 福尼亚 州的 旧金山 市又出 现大面 积停电 ，导致 全城约 三分之 一的用 户断电 。”
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线2 R线
（ P2 U2
）2 R线
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I,学校输入电压为U2,下列4
个计算输电线损耗的式子中，不正确的是( A )
A、
U
2 1
输电线上的功率损失： P损＝I2r 怎样减少输电的功率损耗呢？
二、降低输电损耗的两个途径 根据功率损失的表达式P损＝I2R线可知，要减少输
新人教版电能输送PPT教学课件
3．不同种类加酶洗衣粉的不同效果探究要领及注意问题 (1)加酶洗衣粉制剂有多种，加入不同的酶制剂，会制成用 于不同污渍洗涤的加酶洗衣粉。复合酶洗衣粉加入的酶制剂种 类较多，较单一加酶洗衣粉来说，对各种污渍都有较好的洗涤 效果。 (2)评判实验结果的标准要客观。对于不同的污渍，各种加 酶洗衣粉的洗涤效果会不大一样。蛋白酶洗衣粉有助于去除汗 渍、血渍；复合酶洗衣粉对油渍、汗渍、血渍都有效；而普通 洗衣粉则只是对油渍等有一些效果。通过本实验只能探究哪种 洗衣粉适合于清洗何种污渍，无法对比说明何种洗衣粉洗涤效 果好。
胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不 同的体积即可。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将 影响实验结果的准确性。
[课题2]探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
一、加酶洗衣粉的洗涤原理及使用注意事项 1．加酶洗衣粉的洗涤原理 加酶洗衣粉就是在合成洗衣粉中，加入0.2%～0.5%的酶制 剂制成的。在洗衣粉中添加的酶的种类很多，如蛋白酶、淀粉 酶、脂肪酶和纤维素酶等。我国在洗衣粉中添加的酶最主要是 碱性蛋白酶。这种酶能耐碱性条件，而且耐贮存，对皮肤、衣 物没有刺激和损伤作用。碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于 水的氨基酸和多肽。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍 等污物，都会在碱性蛋白酶的作用下，结构松弛、膨胀解体， 稍加搓洗，污迹就会从衣物上脱落。此外，其他的酶制剂均可 使一些大分子的污垢水解成易于冲洗的小分子。
洗衣粉长时间地接触。
二、加酶洗衣粉洗涤效果实验设计
1．普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物的洗涤效果比较实验 过程：(1)取大烧杯两只，用量筒量取等量水放入其中；(2)将制 好的污染布块和洗衣粉(一组为污染布块与普通洗衣粉，一组为 污染布块与加酶洗衣粉)分别放入两只烧杯中；(3)用玻璃棒同 时充分搅拌一段时间。一段时间后搅拌可重复进行；(4)相同的 一段时间后观察洗涤效果。
高二物理复习教案：第五节《电能的输送》
教学目的：1、知道输电线路上电压与功率损失的原因2、能说明如何减少电压和功率损失3、能结合变压器的有关知识解决远距离输电问题教学重点：输电线路上电压与功率损失的原因及解决办法教学难点：输送功率、输电线上的功率教学方法：启发式综合教学法教学过程：一、引入：教室用于照明的日光灯管一般都标明“220V 40W”，它表示什么意思？照明用交变电流的电压有效值为220V，日光灯只有在220V交变电压下才能正常发光，而发电站一般都建在离用电单位较远处，怎样才能把电能输送到用户，使用电器正常工作呢？二、授新：（一）输电线上功率损失1、功率损失：△P=I2R提问：减小功率损失的办法？学生思考回答：（1）减小输电线的电阻（2）减小输电线中的电流引导学生分析这两种方法的可行性：减小电阻可行性小，只有减小电流。
提问：如何才能减小电流？保证用电功率不变。
学生分析讨论据P=UI可知，在P一定的情况下，减小I，只有增加U。
总结：输送电能，要减小损失，只有采用高压输电的办法。
2、介绍我国输电线路的有关情况。
3、交流输电的缺点：实际输电线路中，导线的电感和电容的影响也会引起很大的电压损失。
要彻底解决这个问题就要用直流高压输电。
直流输电时，先把发电机发出的交流用变压器长到所需的电压，然后用抵换流设备把交流变成直流；在线路终点再用换流设备把直流变成交流，通过变压器降压后供给用户。
直流输电的主要困难是换流设备制造难、价格高，因此目前不易推广。
我国已经有一条500kV试验性直流输电线路从葛洲坝电厂向华东地区送电。
学生练习：课后练习五作业：教学效果分析：。
电能的输送(知识梳理)
电能输送的重要性
保障电力供应
电能输送是保障电力供应稳定、 可靠的关键环节，通过集中发电 和远距离传输，实现电能的优化 配置，满足不同地区和行业的用
电需求。
提高能源利用效率
电能输送采用高压或超高压输电 技术，能够大幅度减少线路损耗， 提高能源利用效率，降低碳排放， 有利于节能减排和可持续发展。
促进经济发展
定期对输电设备进行检查和维护，确保设 备的正常运行，提高电能输送的效率。
优化线路布局
合理规划线路路径
在规划线路路径时，应充分考 虑地形、地貌、建筑物、人口 密度等因素，尽量避开障碍物 和人口密集区域，以降低建设 和维护成本，同时减少对环境 的影响。
采用架空线和地下线相结 合的方式
根据实际情况，采用架空线和 地下线相结合的方式建设输电 线路，以满足不同区域和特定 环境下的需求。
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感谢您的观看
电能输送为经济发展提供了重要 的能源支撑，保障了各行各业的 正常运转，促进了经济的持续发
展。
02 电能输送的方式
高压直流输电（HVDC）
总结词
高压直流输电是一种利用高压直流电进行远距离输电的技术 。
详细描述
高压直流输电通过将直流电能转换为高压直流电，然后通过 架空线或电缆将电能传输到目的地。这种输电方式具有较高 的稳定性和可靠性，能够实现远距离输电，并且能够有效地 减少线路损耗和电磁干扰。
接地措施
将防雷保护器接地，确保电流能 够安全地流入大地，避免雷电对 设备和人员造成危害。
继电保护
速断保护
当线路发生短路故障时，继电保护装 置能够快速切断故障线路，防止事故 扩大。
过流保护
当线路负荷过大或发生过载故障时， 继电保护装置能够自动切断线路或降 低负荷，确保设备安全。
电能的输送 课件
选修3-2
第5章 第五节
第5章 交变电流
答案：(1)5424W (2)250V (3)97% (4)不是，减少 一半还要多
人 教 版 物 理
选修3-2
第5章 第五节
第5章 交变电流
开放·探究
我国农村电网低压改造已基本结束，由于低
人
压改造我国广大农民获得了实惠．农村电网改造之前，
教 版
物
某些村庄经常会出现以下现象(离变压器较远的用户)①电 理
P U
，式中
P是输送的电功率，U是输电电压．当用400V的低压送电
时，输电线上发热损失的功率为
人 教
版
物
P1＝I21R＝(UP1)2R＝(104000000)2×1.0W＝6.25×104W
理
当用10kV的高压送电时，输电线上发热损失的功率
为
选修3-2
第5章 第五节
第5章 交变电流
P2＝I22R＝(UP2)2R＝(11000000000)2×1.0W＝1.0×102W
人
当用10kV的高压送电时，输电线上发热损失的功率
教 版
物
为P2＝UR22＝1010.0002W＝1.0×108W
理
选修3-2
第5章 第五节
第5章 交变电流
[易错分析]由上述计算结果可以看出，输电线上发热
损失的功率比输送的电功率还大，这显然是错误的．错误
的根源是把“输送电压”和“输电线上损失的电压”混淆
第5章 交变电流
第五 节
电能的输送
人 教
版
物
理
选修3-2
第5章 第五节
第5章 交变电流
输送电能的基本要求
(1)可靠：保证供电线路 正常 工作．
电能的输送(高中物理教学课件)
典型例题
例4.(多选)如图1所示，某小型发电站发电机输出的交流 电压为500V，输出的电功率为50kW，用总电阻为3Ω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220V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( AC) A.输电线上的损失功率为300W B.升压变压器的匝数比为1∶100 C.降压变压器的输入电压为4970V D.降压变压器的匝数比为100∶1
（1）降压变压器输出的电流是多少？输电线上的电流是 多少？ 431.8A，25A
（2）输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电 压是多少？200V，4000V （3）两个变压器的匝数比等于多少？ 1：16，190：11
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时20分54秒
答案：(1)见解析图； (2)1：20，240：11； (3)96kW
典型例题
例7.某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机 的电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电， 输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为 220V。要求在输电线上损失的功率控制位5kW（即用户 得到的功率为95kW）。请你设计两个变压器的匝数比。 为此，请你计算：
电压角度分析流程：P I线2r
P1
P2
U2I线
n1 n2
U1 U2
P3
P2
P
P1 P U3I线
n3 n4
U3 U4
三.远距离输电
远距离输电一般采取先升压后降压的形式。如图所示
的电路进行远距离输电，允许功率损失为ΔP，求升压变
压器的匝数比n1：n2以及降压变压器的匝数比n3：n4
高中物理第五节-电能的输送
第五节电能的输送教学目标：(一)知识与技能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。
2、知道什么是导线上的功率损耗和电压损耗；知道如何减小损耗。
3、理解为什么远距离输电要用高压。
4、会设计电能输送的示意图，并理解电压损耗和能量损耗的关系。
5、培养学生综合全面的分析问题和解决问题的能力。
6、培养学生实事求是的科学态度。
（二）过程与方法1、利用研究性学习小组的调查和学生合作学习相互结合，探索物理规律。
2、利用多媒体课件与课堂演示实验相互结合，探究物理规律。
（三）情感态度与价值观1、通过我国超导研究的介绍，激发学生的爱国热情。
2、通过对实际生活中的电能输送问题分析讨论，激发学生探索物理规律的热情。
3、通过学生对用电情况调查和计算，培养学生从身边事做起养成节约能源的好习惯。
4、体验合作探究学习的快乐，调节人际交往能力，协调能力。
教学重点：设计电能输送的示意图，并理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。
教学难点：输电过程中要保证输送功率不变，理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。
教学方法：探究、讲授、讨论、练习教学用具：录像资料，多媒体课件。
教学过程：(一)新课引入1、简单说明总理的关于科学发展与和谐社会的论述。
要实现可持续发展，就是要使有限的能源发挥最大效益。
2、我国缺电现状，图片和网上新闻资料，西部地区缺电严重。
你能根据所学的物理知识，从研究者的角度对电能的节约输送给几点更好的建议？师：我国最大的发电站是三峡。
三峡电站对我们华东输送了很多的电能（图表资料）黑板画图电站至华东地区为分析后面的输电图做铺垫。
师：从三峡到华东地区遥遥数千里怎样减小输电过程中的能量损耗是值得探索的问题。
（二）新课教学1、布置合作学习任务：请以学习小组为单位展开讨论，从减小电阻方面考虑，你有什么好的建议呢？并将你们的讨论结果写在合作学习交流卡上。
学习小组合作学习。
学生在学习小组中发表意见，在组内及组与组之间互动交流。
5.5《电能的输送》课件(人教版)
解析：(1)由 P＝I2R 得 I＝ RP，式中 P 为线路损耗功率，R
为线路总电阻，两条导线总电阻 R＝ρLS′＝ρ2SL，则 R＝
1.7×10－8×44.×251×051×0－24 Ω＝32 Ω
所以 I＝ RP＝125 A
因为 P 输入＝P 输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为
U2＝PI2＝3.2×104 V 故nn12＝UU12＝116。 (2)设 U2′为降压变压器原线圈两端的电压，则 U2′＝U2－IR ＝2.8×104 V。答案：(1)1∶16 (2)2.8×104 V
(2)从公式 P＝IU 来看，在保证功率不改变的情况下，要减小
输送电流就必须提高 输电电压 。
前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。
3．高压输电 (1)现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离送 电采用的电压有 110 kV,220 kV,330 kV，输电干线已采用 500 kV，西北电网甚至达到 750 kV。 (2)高压输电并不是越高越好。电压越高，对输电线路绝 缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。 (3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和 经济等要求选择合适的电压。
B．输电电流为 9I
C．输电电压为 3U
D．输电电压为13U
解析：输电线上的功率损失为 P 损＝I2R 线＝UP2R 线，由该式 可知要使 P 损增大到原来的 9 倍，输电电流应变为原来的 3 倍或输电电压应变为原来的13，故 A、D 正确。 答案：AD
2．输送 4.0×106 W 的电能，若发电机输出电压为 2 000 V，选 用变压器升压后应用横截面积为 4.25 cm2 的铜导线，把电能 送到 400 km 远处，线路损耗的功率为 5.0×105 W。若已知 铜的电阻率 ρ＝1.7×10－8 Ω·m，求： (1)应选用匝数比为多少的升压变压器； (2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大。
高中物理第五章5电能的输送课件选修32高二选修32物理课件
U2
R线
U3
(3)回路 3 中:I4= P4 ,P4=P 用. U4
3.三个回路之间的联系
(1)升压变压器回路 1 与回路 2 的联系: U1 = n1 = I 2 ,P1=P2(或 U1I1=U2I2). U 2 n2 I1
(2)降压变压器回路 2 与回路 3 的联系: U 3 = n3 = I 4 ,P3=P4=P 用户(或 U3I3=U4I4). U 4 n4 I3
(2) U1 = n1 , I1 = n2 ,P1=P2; U 3 = n3 , I3 = n4 ,P3=P4.
U 2 n2 I 2ห้องสมุดไป่ตู้n1
U 4 n4 I 4 n3
[要点归纳] 1.画图、理清三个回路(如图所示)
2.三个回路中各量关系 (1)回路 1 中:I1= P1 ,P 输送=P1.
U1
(2)回路 2 中:①U2=ΔU+U3,②I2= P2 =I 线= U =I3= P3 ,③P2=ΔP+P3.
n1
输电线上的电流 IR′= P = 44000 A=20 A U 2 2200
损失的电压 UR′=IR′R=20×0.2×2 V=8 V 损失的功率 PR′=UR′IR′=8×20 W=160 W 因此,降压变压器的输入电压 U3=U2-UR′=2 192 V 已知降压变压器的匝数比 n3∶n4=10∶1
P ·R 线. U 2.输电线上的功率损失ΔP (1)原因:输电导线有电阻R线,电流I流过输电线时,电流的热效应引起电 功率的损失. (2)计算式:①ΔP=I2R线;②ΔP=ΔU·I;
③ΔP= U 2 .
R线
3.减少电压损失和功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 R 线:根据 R 线=ρ L ,可减小电阻率ρ,目前一般用电阻
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第五节：电能的输送
课前延伸
1、由于输电导线有电阻，在输电过程中必有一部分电能转化成热能而损失掉，设输电导线的电阻为R ，电流为I ，则输电导线上的功率损失P=
2、减少输电导线上的功率损失的两种方法是1、 2、 。
问答题
3、减小电阻的方法是什么？有什么问题？
4、减小电流的方法是什么？有什么好处？ 课内探究
知识点一：远距离输电的两种方法的理解
例1、某用电器距离供电电源L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，已知输电导线的电阻率为ρ，那么该输电导线的横截面积的最小值是[ ] A.
U
lI
ρ B.I 2
ρ
C.
U
lI
2ρ D.
ρI 2UL
例2、分别用1100V 和22000V 的电压输电，若输送的电功率相同，导线的材料和送电距离也相同，则当两次输电损失的电功率相等时，两次所用导线的横截面积之比为[ ] A.1：20 B.20：1
C.1：400
D.400：1
知识点2、远距离高压输电
例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.根据公式，I=P ／U ，提高电压后输电线上的电流降为原来的1／20 B.根据公式I=U ／R ，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C.根据公式P=I 2
R ，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1／400 D.根据公式P=U 2／R ，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍
例4、发电机的输出电压为220V ，输出功率为44KW ，每条输电线电阻为0.2Ω，求用户得到的电
压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？
课堂检测
1、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率：[ ] A ．随输电线电阻的增大而增大 B ．和输送电压的平方成正比
C ．和输电线上电压降落的平方成正比
D ．和输电线中电流强度的平方成正比
2、输电线的电阻共计r ，输送的电功率为p ，输电电压为U ，则用户能得到的电功率是：[ ] A. P B.P －(P/U)r C.I 2
R D. (P/U)r
3、用6600V 和220V 两种电压输电，若输送的功率和输电线的电阻相同，则低压输电线与高压输电线上损失功率之比是[ ]
A. 1：900
B. 900：1
C. 1：30
D. 30：1
4、一个小水电站输出电功率为20kw ，输电线总电阻为0.5Ω，如果先用400V 的电压送电，后改用2000V 电压输电，则输电电压提高后输电线上损失的电功率的变化情况是:[ ] A 、减少50W B 、减少1200W C 、减少7.68W D 增加7.68W
5、某变电站用220V 的电压送电，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，则输出电压应变 为 V 。
440
6、相同材料组成的导线向同一处用户输送10kW 电能，在输电电压U 1=110V 和U 2=220V 两种情况下，要求输电线中损失的电能相同，则两情况下导线截面积之比为____。
7、一个小型水力发电站，发电机输出电压U 0=250V ，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为P m =30kW ，它通过总电阻R 线=2．0Ω的输电线直接向远处的居民区供电。
设居民区所有用电器都是额定电压U 用=220V 的白炽灯，总功率为P 用=22kW ，不计灯丝电阻随温度的变化。
（1）当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大? （2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。
已知用户变压器的降压比为40：1，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大?
课后拓展
1、远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV 高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是[ ]
A.可节省输电线的铜材料
B.可根据需要调节交流电的频率
C.可减少输电线上的能量损失
D.可加快输电的速度
2、如图5-5-1所示，理想变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器.S 原来闭合，且R 1=R 2.现将S 断开，那么交流电压表的示数U ，交流电流表的示数I 和用电器R 1上的功率P 1将分别是[ ]
A.U 增大，I 增大，P 1增大
B.U 增大，I 减小，P 1增大
C.U 减小，I 减小，P 1减小
D.U 减小，I 增大，P 1减小
3、某发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校得到的电压为U 2，则输电导线上损耗的功率可表示为[ ]
A.R U 21
B.
()R
U U 2
21-
C.I 2R
D.I(U 1-U 2)
4、理想变压器原、副线圈的电流为I 1，I 2，电压U 1，U 2，功率为P 1，P 2，关于它们之间的关系，正确的说法是 [ ]
A ．I 2由I 1决定
B ．U 2与负载有关
C ．P 1由P 2决定
D ．以上说法都不对
填空题
5、从甲地通过某输电线向乙地输1.0×105kW 电功率，如果用5.5×103V 电压送电，输电线上损
失的电功率为4.0×l02kW;如果改用1.1×l05V 电压送电，输电线上损失的电功率为________kW ，若要求两次损失的电功率相同，则两次所用导线的横截面积之比为S 1：S 2=________.
6、用10kV 高压输送电功率为100kW 的交流电，在输电线上损失2％的电功率，输电线的总电阻为________Ω；如改用5kV 电压输送100kW 的交流电，输电线上损失的电功率为________kW.
7、一台交流发电机的输出功率为50kW ，输出电压为240V ，输电线总电阻R=30Ω，允许损失功率为输出功率的6％，为满足用电需求，则该输电线路所用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少?能使多少盏“220V100W"的电灯正常发光?
8、利用太阳电池这个能量转换器件将辐射能转变为电能的系统又称光伏发电系统.光
伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式将直流电变为交流电的装置称为逆变器.有一台内阻为1Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共22个班，每班有"220V40W"灯6盏，若全部电灯正常发光，则 ①发电机输出功率多大? ②发电机电动势多大? ③输电效率多少?
④若使灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半?。