1、第五节第五节 电能的输送电能的输送 编号：编号：1515一、输送电能的基本要求和降低输电损耗的两个途径：一、输送电能的基本要求和降低输电损耗的两个途径：1输送电能的基本要求输送电能的基本要求(1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障(2)保质：保证电能的质量保质：保证电能的质量_和和_稳定稳定(3)经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少少电压电压频率频率预习导航：预习导航：2降低输电损耗的两个途径降低输电损耗的两个途径(1)输电线上的功率损失输电线上的功率损失P_，I为输电电流，为输电电流，r为为输电线的电
2、阻输电线的电阻(2)降低输电损耗的两个途径降低输电损耗的两个途径I2ra减小输电线减小输电线的的_在输电距离一定的情况下，为了减小在输电距离一定的情况下，为了减小_，应当选用，应当选用_的金属材料，的金属材料，还要尽可能增加导线的还要尽可能增加导线的_b减小输电导减小输电导线中的线中的_为减小输电为减小输电_，同时又要保证向用，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电户提供一定的电功率，就要提高输电_.电阻电阻电流电流电阻电阻电阻率小电阻率小横截面积横截面积电流电流电压电压思考：思考：要减少输电损失，既可以增加导线的横截面积，要减少输电损失，既可以增加导线的横截面积，又可以采用高压输电
3、以减小输电线的电流，为什么远距离又可以采用高压输电以减小输电线的电流，为什么远距离输电都要采用高压输电呢？输电都要采用高压输电呢？二、电网供电：二、电网供电：1远距离输电基本原理：远距离输电基本原理：在发电站内用在发电站内用_变压器变压器_，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器，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降到所需的电压2电网：电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂通过网状的输电线、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和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络升压升压升压升压3电网供电的优点电网供电的优点 电网供电可
4、以减小断电的风险，调剂不同地区电力电网供电可以减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量使用电网，可以根据供需的平衡，保障供电的质量使用电网，可以根据_、水电、水电、_的特点，合理地调度电力的特点，合理地调度电力火电火电核电核电思考：思考：为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？【提示提示】用电高峰期高压输电线和变压器到家庭的用电高峰期高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流较大，有较大的电压损失，加在白炽灯上的输电线中电流较大，有较大的电压损失，加在白炽灯上的电压变低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗电压变低，达不到额定功率，因此白炽灯
5、灯光较暗探究一探究一输电线上的电压损失和功率损失输电线上的电压损失和功率损失物理情景一：物理情景一：假设两条输电线的总电阻为假设两条输电线的总电阻为r，在如图所，在如图所示的输电示意图中等效画为示的输电示意图中等效画为r，输送的功率为，输送的功率为P，发电厂输，发电厂输出的电压为出的电压为U1.1输电线上损失的电压为多少？怎样减小输电线上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？损失的电压呢？2怎样计算输电线路损失的怎样计算输电线路损失的功率呢？如何减少输电线路的功率损失呢？功率呢？如何减少输电线路的功率损失呢？合作探究合作探究【提示提示2】输电线路损失的功率输电线路损失的功率P
6、I2r，减小，减小输电线的电阻或输电线中的电流可减少输电线路的功率输电线的电阻或输电线中的电流可减少输电线路的功率损失损失总结：总结：1电压损失电压损失输电线始端电压输电线始端电压U与输电线末端电压与输电线末端电压U的差值的差值UUUIR.2功率损失功率损失 远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率功率损失，损失的电功率 (1)PI2R；(2)PIU；I为输电电流，为输电电流，R为输电线的电阻，为输电线的电阻，U为输电线上损失为输电线上损失的电压的电压例题例题1：在远距离输电时，输送的电功率为在远距离输电时，输送的电功率为P
7、，输送电，输送电压为压为U，所用导线的电阻率为，所用导线的电阻率为，横截面积为，横截面积为S，总长度为，总长度为L，输电线损失的电功率为输电线损失的电功率为P，用户得到的电功率为，用户得到的电功率为P用用，则，则P和和P用用的关系式正确的是的关系式正确的是()【思路点拨思路点拨】(1)“损失功率损失功率”是指输电线上消耗的是指输电线上消耗的功率功率(2)输电导线的电阻是功率损失的原因所在输电导线的电阻是功率损失的原因所在【答案答案】BD【答案答案】D发散练习发散练习2：在如图所示的远距离输电电路图中，升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，发电厂的输出电压变压器
8、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，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下列说法中正确的有()A升压变压器的输出电压增大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降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大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输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【答案答案】CD探究二探究二远距离输电电路分析远距离输电电路分析物理情景二：物理情景二：1当输电电压提高时，就会减小输电当输电电压提高时，就会减小输电线上的电流，这是否与欧姆定律相矛盾？线上的电流，这是
9、否与欧姆定律相矛盾？2若升压变压器与降压变压器的匝数比恰好互为倒若升压变压器与降压变压器的匝数比恰好互为倒数关系，则升压变压器原线圈电压数关系，则升压变压器原线圈电压U1与降压变压器副线圈与降压变压器副线圈电压电压U2是否相等？是否相等？【提示提示2】U1与与U2不相等，由于在输电过程中有损不相等，由于在输电过程中有损失，故失，故U1U2.总结：总结：1远距离输电电路图：如图所示远距离输电电路图：如图所示2分析方法：分析三个回路，在每个回路中，变压分析方法：分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电
10、源路的电源3运用知识求解运用知识求解 (1)能量守恒：能量守恒：PU1I1U2I2P用户用户PPIrP用户用户U3I3U4I4.(2)电路知识：电路知识：U2UU3UI2r.例题例题2：水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一某小河能，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一某小河水流量为水流量为40 m3/s，现欲在此河段安装一台发电功率为，现欲在此河段安装一台发电功率为1 000千瓦的发电机发电千瓦的发电机发电(1)设发电机输出电压为设发电机输出电压为500 V，在输送途中允许的电，在输送途中允许的电阻为阻为5，允
11、许损耗总功率的，允许损耗总功率的5%，则所用升压变压器原、，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多少？副线圈匝数比应是多少？(2)若所用发电机总效率为若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？(g取取10 m/s2)【答案答案】(1)1 20(2)5 m1发电站的输送功率取决于用户消耗的功率，不是发电站的输送功率取决于用户消耗的功率，不是由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率2计算变压器的匝数比，可利用电压比计算，也可计算变压器的匝数比，可利用电压比计算，也
12、可利用电流比计算，采用哪种方法，应通过分析已知条件确利用电流比计算，采用哪种方法，应通过分析已知条件确定定发散练习发散练习3：某水电站，用总电阻为某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输的输电线输电给电给500 km外的用户，其输出电功率是外的用户，其输出电功率是3106 kW.现用现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是电压输电，则下列说法正确的是()A输电线上输送的电流大小为输电线上输送的电流大小为2105 AB输电线上由电阻造成的损失电压为输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC若改用若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kWD输电线
13、上损失的功率为输电线上损失的功率为PU2/r,U为输电电压，为输电电压，r为输电线的电阻为输电线的电阻【答案答案】B发散练习发散练习4：一小型发电站通过升压、降压变压器把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电能输给用户已知发电机的输出功率是500 kW，端电压，端电压为为500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为，升压变压器原、副线圈的匝数比为1 5，两变压，两变压器间输电线的总电阻为器间输电线的总电阻为1.5，降压变压器的输出电压为，降压变压器的输出电压为220 V，不计变压器的能量损耗求：，不计变压器的能量损耗求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；升压变压器的副线圈两端电压；(2)输电导线上的功率损失；输电导线上的功率损失；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；降压变压器原、副线圈的匝数比；(4)用户得到的功率用户得到的功率【解析解析】输电线路原理图如图所示输电线路原理图如图所示【答案答案】(1)2 500 V(2)60 kW(3)10 1(4)440 kW
