1、第五章交变电流5电能的输送知识内容选考要求课时要求电能的输送c1.了解输电导线电能损失的主要原因，知道减少电能损失的两条途径.2.理解采用高压输电的原因，认识高压输电的局限性.3.认识电网的重要作用，认识电网安全对社会的重要性.4.会求解输电导线上的功率损失等问题.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习 预习新知 夯实基础重点探究 启迪思维 探究重点达标检测 检测评价 达标过关课时对点练 注重双击 强化落实自主预习一、降低输电损耗的两个途径1.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.(2)保质：保证电能的质量 和 稳定.(3)经济：输电线路建造和运行的费用 ，电能损
2、耗 .2.输电线上的功率损失：P ，I为输电电流，r为输电线的电阻.3.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 的金属材料，还要尽可能 导线的横截面积.(2)减小输电线中的电流：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 输电电压.电压频率少低I2r小增加提高二、电网供电1.远距离输电的基本原理：在发电站内用 变压器升压，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.2.电网：通过网状的输电线、，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 .3.电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大
3、的 .(2)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 .(3)合理调度电力，使 的供应更加可靠，质量更高.升压降压变电站网络经济效益质量电力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 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1n，降压变压器匝数比为n1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.()即学即用2.输电线的总电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电
4、，则两次输电线上损失的功率之比为_.U22U12重点探究如图所示，假定发电厂输出的电压为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：(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？一、降低输电损耗的两个途径导学探究答案不相等，由能量守恒知，发电厂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)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.知识深化图图12.输电线上
5、的功率损失(1)PI2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻.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，根据 ，可减小电阻率，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难.(2)减小输电电流I，根据 ，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，输送电流可减为原来的 ，输电线上的功率损耗将降为原来的 .例1(2017湖州市高二检测)某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电线总电阻为R，在某一时段用户需求的电
6、功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是采用更高的电压输电，可以减小输电线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D项错误.例2三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？答案2 500 A(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？解析输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电
7、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？输电线上损失的功率PI22r1 0002210 W2107 W二、远距离高压输电电路中的各种关系导学探究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.(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、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计).答案第一个回路：P1U1I1第二个回路：U2UU3，P2PP3I22RP3第三个回路：P4U4I4(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？知识深化解决远距离输电问题时，需要画输电的
8、电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律.1.画图、理清三个回路(如图2所示)图图2回路1：P1U1I1回路2：U2UU3，P2PP3I22R线P3，I2I3回路3：P4U4I42.抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2(2)理想降压变压器联系回路2和回路33.掌握一个定律根据能量守恒定律得P2PP3.例3如图3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I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则图图3B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I12rD.输
9、电线路上损失的电功率为I1U输电线上的电压降UI1rUU1，选项B错误；理想变压器的输入功率P1I1UI12rI1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率PI12rI1(UU1)，选项D错误.针对训练如图4所示是远距离输电的示意图，下列说法正确的是A.a是升压变压器，b是降压变压器B.a是降压变压器，b是升压变压器C.a的输出电压等于b的输入电压D.a的输出电压等于输电线上损耗的电压图图4解析远距离输电先升压，后降压，选项A正确，B错误；由于输电线上有电压损耗，故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损耗的电压之和，选项C、D错误.达标检测1.(输电线上功率损失的计算)(2017诸暨市校级期中
10、)用高压输电技术远距离输电，如果发电厂输出功率为P，输电电压为U，输电线的总电阻为R，则输电线上损失的功率为12342.(输电线上功率损失的计算)(多选)某发电厂原来用电压为U1的交流电输电，后改用变压比为150的升压变压器将电压升高为U2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123412343.(远距离输电线路的分析与计算)远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U1110 kV和输电电压为U2330 kV输电.则两种情况中，输电线上通过的电流之比I1I2等于A.11 B.31 C.13 D.9112344.(远距离输电线路的分析与计
11、算)(多选)(2017宁波市十校联考)象山是浙江风力发电的前沿重地，已投资建成多个风电场，其中珠山风电场的输送功率为70 MW，发电机的输出电压为 .通过如图5所示的电路向县城输电，其中输送电压为70 kV，输电线总电阻为4，在用户端用降压变压器把电压降为220 V.以下说法正确的是A.用户端交流电频率为50 HzB.在输电线上的损耗功率小于输送功率的5%C.降压变压器原、副线圈匝数比为3001D.若输送电压为7 kV，则输电线上损失的功率 为4108 W1234图图5若输送电压为7 kV，则输送电流变为原来的10倍，由损耗功率PI2r知，输电线上损失的功率变为原来的100倍，即4108 W，
12、选项D正确.1234解析变压器不改变交变电流的频率，由2f100 rad/s知，用户端交流电频率f50 Hz，选项A正确；课时对点练一、选择题考点一输电线上功率损失的计算1.农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有A.提高输送功率 B.增大输送电流C.提高输电电压 D.减小输电导线的横截面积123456789 101112解析减少输电损耗的途径：减小输电导线中的电流，即提高输电电压；减小输电线的电阻，即增大输电导线的横截面积，故C正确.2.(多选)(2018东阳中学高二上学期期中)远距离输电时，当输送的功率相同时，输送导线上的电阻损失的功率应是A.与输送的电压的平方
13、成正比B.与输送的电流的平方成正比C.与输送的电压的平方成反比D.与输电导线上的电压降的平方成正比123456789 1011123.(2018温州十五校联合体高二第一学期期末)发电站输出功率为4 400 kW，现采用110 kV的高压输电，若要使输电效率不低于90%.则输电线的电阻不得大于A.68.75 B.275 C.137.5 D.550 123456789 1011124.(多选)(2018宁波市高二第一学期期末)某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3106 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2.01
14、05AB.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9108 kW123456789 101112123456789 1011125.(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，横截面积为S，总长度为l，输电线损失的功率为P，用户得到的功率为P，则下列关系式正确的是123456789 1011126.(2018牌头中学高二上学期期中)为清除高压电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰.若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(
15、认为输电功率和输电线电阻不变)A.输电电流为3I B.输电电流为9IC.输电电压为3U D.输电电压为9U123456789 101112解析高压线上的热耗功率为：PI2R线；又9PI2R线，由两式得I3I，所以A正确，B错误.考点二远距离输电线路的分析与计算7.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，每盏灯分到的电压就减小B.总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C.总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D.干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压123
16、456789 1011128.(多选)如图1为发电厂向远处用户输电的电路示意图，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.若输送功率增大，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123456789 101112图图1123456789 101112解析已知发电厂的输出电压不变，升压变压器的原、副线圈匝数比不变，升压变压器的输出电压不变，A错；若输送功率增大，升压变压器的输出电压不变，则输电线上电流增大，又输电线的电阻不变，故输电线上损失的电压增大，降压变压器的输
17、入电压减小，则降压变压器输出电压减小，B错；9.夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是A.若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍B.若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍C.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电 时的4倍D.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率为 正常供电时的4倍123456789 101112123456789 101112解析高压输电时PUI，I是输送电路上
18、的电流.用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常供电时的2倍，A正确；输电线上损失的功率PI2R线，则损失功率变为正常供电时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常供电时相同，C错误；由PI2R线，知损失的功率不变，D错误.123456789 10111210.(多选)(2018慈溪中学高二上学期期末)550 kV句章变电站已顺利投产，该项目的投产将大大填补余姚、慈溪及杭州湾新区的用电缺口，缓解用电紧张局面.相比原来的275 kV输电，下列说法正确的是A.输电线上的频率将减少一半B.输电线上的电流将减少一半C.输电线上损失的电功率将减少一半D.输电线上损失的电功率将减少为原来
19、的四分之一二、非选择题11.发电机输出功率为40 kW，输出电压为400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为15的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5，则输电线上损失的电功率是多少？123456789 101112答案2103 W输电线上的功率损失P损I2r2103 W.解析发电机输出的电压为400 V，经升压变压器升压后电压为U5400 V2103 V12.(2017杭州市高二检测)大地震发生后，某公司向灾区人民捐赠一批柴油发电机.这种柴油发电机的工作原理是以柴油机为动力系统，带动发电机发电.现在用一台柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图2所示.发电机到安置区的距离是400 m，输电线
20、路中的火线和零线均为单股铜导线，该导线单位长度的电阻为2.5104/m.安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些家用电器都正常工作时(额定电压均为220 V)，则：(1)输电线路中的电流多大？123456789 101112图图2答案200 A输电线路中的电流I线I0200 A.123456789 101112(2)输电线路损失的电功率多大？答案8103 W解析输电线路电阻R线2.5104800 0.2，输电线路损失的电功率P线I线2R线20020.2 W8103 W(3)发电机实际输出电压多大？答案260 V解析输电线路损失的电压U线I线R线2000.2 V40 V发电机输出电压UU线U0(40220)V260 V123456789 101112(4)该柴油发电机工作过程中，每小时消耗18 kg柴油，柴油完全燃烧产生的内能转化为发电机输出电能的效率是多少？(柴油热值是3.3107 J/kg)答案31.5%解析18 kg柴油完全燃烧放出的热量Qmq183.3107 J5.94108 J发电机每小时输出的电能WUI线t2602003 600 J1.872108 J
