201x年秋高中物理 5.5 电能的输送 新人教版选修

1、了解电能的输送过程，了解电能的输送过程，知道交变电流便于远距知道交变电流便于远距离输送离输送知道输电线上的功率损知道输电线上的功率损失和减少功率损失的方失和减少功率损失的方法法理解为什么远距离送电理解为什么远距离送电要用高压要用高压在城郊和农村，常常看到高压输电线在城郊和农村，常常看到高压输电线(如图所示如图所示)，有，有的电压高达的电压高达100000V以上，为什么要用高电压输电呢？以上，为什么要用高电压输电呢？1输送电能的基本要求是输送电能的基本要求是_、_、_.2 降 低 输 电 损 耗 的 两 个 途 径 ； 一 是 降 低 输 电 损 耗 的 两 个 途 径 ； 一 是_ _ _ _

2、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、 二 是、 二 是_3如图所示是远距离输电的基本过程示意图，请填如图所示是远距离输电的基本过程示意图，请填上各部分的名称上各部分的名称_；_；_；_；_；_.答案：答案：1.可靠；保质；经济可靠；保质；经济2减小输电线路的电阻；减小输电导线中的电流减小输电线路的电阻；减小输电导线中的电流3发电站发电站升压变压器升压变压器远距离输电线路远距离输电线路一次高压变电所一次高压变电所二次高压变电所二次高压变电所工厂工厂(1)可靠：保证供电线路正常工作可靠：保证供电线路正常工作(2)保质：保证供电质量保质：保证供

3、电质量电压和频率要稳定电压和频率要稳定(3)经济：线路建设和运行的费用低经济：线路建设和运行的费用低能耗少、电价能耗少、电价低低.(1)输电线路的构成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，如图所示器，用电器，如图所示由于发电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高由于发电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线压输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电线输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压(2)输电线路上的电压损失输

4、电线路上的电压损失输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压产生电势降落，致使输电线路末端的电压U3比起始端电压比起始端电压要低，这就是输电线路上的电压损失要低，这就是输电线路上的电压损失UU2U3.对交变对交变电流来说，造成电压损失的原因既有电阻，又有电抗，其电流来说，造成电压损失的原因既有电阻，又有电抗，其中因电阻损失的电压为中因电阻损失的电压为UIR.“提高电压，降低电流提高电压，降低电流”与欧姆定律矛盾吗？与欧姆定律矛盾吗？答案：答案：不矛盾欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立不矛盾欧姆定律是对纯电阻耗能

5、元件而成立的定律，而的定律，而“提高电压，降低电流提高电压，降低电流”是从输送角度，由是从输送角度，由PIU，且，且P一定的条件下得出的结论，两者没有联系一定的条件下得出的结论，两者没有联系.(1)功率损失的原因功率损失的原因输电导线有电阻，电流通过电阻时，电能必有一部分输电导线有电阻，电流通过电阻时，电能必有一部分转化为内能而损失掉转化为内能而损失掉(2)功率损失的大小功率损失的大小设输电导线的总电阻为设输电导线的总电阻为R，输电电流为，输电电流为I，则损失功率，则损失功率为为PI2R.(3)减少损耗的方法减少损耗的方法据据P损损I2R可知，减小输电线路上功率损失的方法主可知，减小输电线路上

6、功率损失的方法主要有两种：要有两种：减小输电线的电阻减小输电线的电阻R，据，据Ra减小输电线长度减小输电线长度L：由于输电距离一定，所以在实：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小际中不可能用减小L来减小来减小R.b减小电阻率减小电阻率：目前一般用电阻率较小的铜或铝作：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料导线材料c增大导线的横截面积增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增：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加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难特别提醒：特别提醒：发电站的输送功率取决于用户消耗的功率，不是由发发电站的输送功率取决于用户消耗的功率，不是由发

7、电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率.答案：答案：A解析：解析：用用P 求电阻上损失的功率时，求电阻上损失的功率时，U要与电阻要与电阻R相对应，选项相对应，选项A中的中的U1是输出电压不是输电线电阻上的电是输出电压不是输电线电阻上的电压，故压，故A是错误的是错误的B中的中的U1U2是输电线上电阻上的电压，是输电线上电阻上的电压，因此，因此，B是正确的，是正确的，C、D中的电流中的电流I是输电线中的电流，故是输电线中的电流，故C、D都是正确的都是正确的.远距离输电的基本结构示意图如下：远距离输电的基本结构示意图如下：“西电东送西电东送”工程中为了减少输电损

8、耗，必须提高输工程中为了减少输电损耗，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，输电电压为1000kV，输电线电阻为，输电线电阻为100.若改用若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为()A105kWB104kWC106kWD103kW答案：答案：A 在电能输送过程中，输送电功率一定，则在输电线上在电能输送过程中，输送电功率一定，则在输电线上的功率损失的功率损失()A随输电线电阻的增大而增大随输电线电阻的增大而增大B与输送电压的平方成正比与输送电压的平方成正比C

9、与输电线上电压损失的平方成正比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与输电电流的平方成正比答案：答案：ACD某发电站的输出功率为某发电站的输出功率为104kW，输出电压为，输出电压为4kV，通，通过理想变压器升压后向过理想变压器升压后向80km远处供电已知输电导线的电远处供电已知输电导线的电阻率为阻率为108104m2，输电线路损失的功率为输出功，输电线路损失的功率为输出功率的率的4%，求：，求：(1)升压变压器的输出电压；升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失输电线路上的电压损失解析：解析：(1)输电线的电阻为：输电线的电阻为：P损损P14%P损损IRP2P1P2I

10、2U2由由得升压变压器的输出电压：得升压变压器的输出电压：U280000V(2)输电线路上的电压损失输电线路上的电压损失U损损I2R3200V答案：答案：(1)80000V(2)3200V某用电器离供电电源距离为某用电器离供电电源距离为L，线路上的电流为，线路上的电流为I，若，若要求线路上的电压降不超过要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为，已知输电导线的电阻率为，那么，该输电导线的横截面积最小值是那么，该输电导线的横截面积最小值是()答案：答案：B有一台内阻为有一台内阻为1的发电机，供给一个学校照明用电，的发电机，供给一个学校照明用电，如图，升压变压器匝数比为如图，升压变压器匝数

11、比为1 4，降压变压器匝数比，降压变压器匝数比4 1，输电线总电阻输电线总电阻R4.全校共全校共22个班，每班有个班，每班有“220V,40W”灯灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：盏，若保证全部电灯正常发光，则：(1)发电机输出功率多大？发电机输出功率多大？(2)发电机电动势多大？发电机电动势多大？(3)输电的效率是多少？输电的效率是多少？(4)若使用灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否若使用灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？减半？解析：解析：发电机的电动势发电机的电动势E，一部分降在电源内阻上，一部分降在电源内阻上，即即I1r，另一部分为发电机的路端电压，另一部分为发电机的路端

12、电压U1，升压变压器副线，升压变压器副线圈电压圈电压U2的另一部分降在输电线上，即的另一部分降在输电线上，即I2R，其余的就是降，其余的就是降压变压器原线圈压变压器原线圈U2；而；而U3应为灯的额定电压应为灯的额定电压U额额，具体计，具体计算由用户向前递推即可算由用户向前递推即可答案：答案：(1)5424W(2)250V(3)97%(4)不是，减小不是，减小到原来的到原来的(2010北师大附中高二期中北师大附中高二期中)如图所示，一小型发电机如图所示，一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率输出功率P150kW，输

13、出电压，输出电压U1500V，升压变压器原、，升压变压器原、副线圈匝数比为副线圈匝数比为n1 n21 5，两个变压器间的输电导线，两个变压器间的输电导线的总电阻的总电阻R15，降压变压器的输出电压，降压变压器的输出电压U4220V，变，变压器本身的损耗忽略不计，求：压器本身的损耗忽略不计，求：(1)升压变压器副线圈两端的电压升压变压器副线圈两端的电压U2；(2)输电线上损耗的电功率输电线上损耗的电功率P损损；(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n3 n4.答案：答案：(1)2500V(2)6000W(3)10 1我国农村电网低压改造已基本结束，由于低压改造我我国农村电

14、网低压改造已基本结束，由于低压改造我国广大农民获得了实惠农村电网改造之前，某些村庄经国广大农民获得了实惠农村电网改造之前，某些村庄经常会出现以下现象常会出现以下现象(离变压器较远的用户离变压器较远的用户)电灯不亮电灯不亮(达不达不到额定功率到额定功率)；日光灯不能启动；日光灯不能启动；洗衣机转速低等，尤洗衣机转速低等，尤其过节时现象更明显，为什么？其过节时现象更明显，为什么？解析：解析：低压输电线较细，电阻较大，另外当输电功率低压输电线较细，电阻较大，另外当输电功率一定时，由于电压低，故输电电流一定时，由于电压低，故输电电流IP/U较大因此输电较大因此输电线上的电压损失线上的电压损失UIR线线

15、较大，致使末端用户得到的电压较大，致使末端用户得到的电压远低于额定电压远低于额定电压(有时才有时才160V)，到了过节的时候，各家用，到了过节的时候，各家用电器增多，线路电流又会增大，导线上分压更多，用户电电器增多，线路电流又会增大，导线上分压更多，用户电压更低，这些现象更加明显经过低压改造后，以上现象压更低，这些现象更加明显经过低压改造后，以上现象不明显了不明显了点评：本题创新之处在于理论联系实际，将刚刚学过点评：本题创新之处在于理论联系实际，将刚刚学过的输电的理论知识应用到实际生活中去，解决实际问的输电的理论知识应用到实际生活中去，解决实际问题解决本题必须分析用户端电压不足的原因，从输电线

16、题解决本题必须分析用户端电压不足的原因，从输电线上损失的电压、功率，用户实际得到的电压、功率展开分上损失的电压、功率，用户实际得到的电压、功率展开分析，即可解决问题析，即可解决问题读下面材料：读下面材料：二滩水电站于二滩水电站于1998年向西南电网送电，设计装机容量年向西南电网送电，设计装机容量为为330万千瓦，年发电量为万千瓦，年发电量为170亿度，大坝高亿度，大坝高240m，是当时，是当时亚洲装机容量、库容最大的水利枢纽工程，请回答下列问亚洲装机容量、库容最大的水利枢纽工程，请回答下列问题：题：河流名称河流名称长度长度(km)流域面积流域面积(m2)流量流量(m3/s)雅垄江雅垄江15001299300001800湘江湘江817757400002300(1)根据以上材料和已有知识，二滩水电站建在上表的根据以上材料和已有知识，二滩水电站建在上表的_上，两江相比，该江水能量较丰富的原因是上，两江相比，该江水能量较丰富的原因是_，电站和用电市场之间关系方面，电站和用电市场之间关系方面的不利条件是的不利条件是_(2)设想将二滩的电能送到成都市边区，如果使用相同