高二物理第五节 电能的输送人教实验版知识精讲

1、用心 爱心 专心高二高二物理第五节物理第五节 电能的输送电能的输送人教实验版人教实验版【本讲教育信息本讲教育信息】一. 教学内容： 第五节 电能的输送二. 知识要点：1. 知道电能输送的基本要求。2. 会分析为什么要采用高压输电。3. 会计算电能输送的有关问题。 U输 U有 I输 U损 R0 三. 重点、难点：（一）分清几个重要关系：设输电线的总电阻为 R。1. 输送的电压 U输、电流 I输、功率 P输。其中 P输U输 I输2. 输电线上损失的电压 U损和功率 P损。 U损I输R。 P损U2损/R。3. 用电器获得的电压 U有和功率 P有。 U有U输U损， P有P输P损（二）分析高压送电的原因

2、：输送的功率 P输U输I输 ，所以输电线上的电流强度 I输P输/U输 。输电线的总电阻 RSL，L 为输电线的总长度，输电线上损失的功率 P损I输2R远距离送电输电线的电阻不可忽略，在导线上损失的电能不可忽略，在输电线损失的功率是发热功率：P损I2R。 ，减小电阻：选用小的，l 不可变 S 不能无限加大，只有减小输送电流。在输送功率一定时，U 越大，I 越小，损失越小。千万注意输送电流，RUPPUPI,RUI22损应是，P，R 一定，U 越大，损失功率越小。（三）远距离输电线路组成：发电机升压变压器输电线降压变压器用户一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载

3、电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为 n1、n1n2、n2，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。从图中应该看出功率之间的关系是：P1P1，P2P2，P1PrP2。用心 爱心 专心电压之间的关系是：2122221111,UUUnnUUnnUUr。电流之间的关系是：2122221111,IIInnIInnIIr。可见其中电流之间的关系最简单，21,IIIr中只要知道一个，另两个总和它相等。因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用rIUrIPrrrr,2，而不能用r

4、UPr21。【典型例题典型例题】例 1. 由下图，指出下面哪个等式不成立 。U1 I1 n1 P1 U2 U3 U4 n2 n1 n2 I2 I3 I4 P2 P3 P4 输电线 A. 2121nnUUB. 2143nnUUC. 1221nnIID. 1243nnIIE. U2U3F. I2I3解析：解析：对变压器来说它们的变压和变流关系是不改变的，但升压变压器输出电压和降压变压器的输入电压，由于输电线的损失不相同，所以 E 是错误的。例 2. 一小型水电站输出的电功率为 20kW，输电线总电阻为 5，如果发电机输出电压为 400V，且直接进行输电，输电导线上损失的电功率为多少？（1）若改为

5、2000V 电压输电，则输电导线上损失的电功率又为多少？（2）若用户电压为 200V，用 2000V 输电时，所使用升压变压器、降压变压器的原副线圈匝数比为多少？解（1）：PU I IPUAA1 1 1120000400050P线I12R25005W12500W P线I12R1005W500W从本题的解答中你发现什么？输电电压提高几倍？输电线上电压损失为原来几倍？输电线上损失的电能为原来的几倍？电压提高了 5 倍，输电线上损失的电压减为原来的15，电线上损失的电功率减为原来的125。注意：欧姆定律使用时必须注意物理量的对应关系。用心 爱心 专心输电电压提高到原来的 n 倍，输电导电线上损失功率

6、减为原来的12n。升压变压器输入电压用 U1，输出电压用 U2表示。降压变压器输入电压用 U3，输出电压用 U4表示。升压变压器输入电流用 I1，输出电流用 I2表示。降压变压器输入电流用 I3，输出电流用 I4表示。升压变压器的输入功率 P1，输出功率用 P2表示。降压变压器的输入功率 P3，输出功率用 P4表示。若是理想变压器则能得出这些物理量间是什么关系？升压变压器副线圈、输电导线、降压变压器组成一个回路，有以下关系解（2）：升压变压器 n2/n12000/4005I2P2/U220000/200010AU线I2R线105V50V 322000501950UUUV损降压变压器nn3419

7、50200计算 P线时可用PUR线2吗？为什么？可以。因为输电导线是纯电阻PURPI RPUI22均可使用PUR线（）2220005对吗？为什么？不对。因为 2000V 是发电厂的输出电压，不是输电导线上的电压，输电导线上的电压为 U线I线R线10550V例 3. 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 10。若输电线中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）画出此输电线路的示意图.（3）用户得到的电功率是多少？ 用心 爱心 专心解析：解析：输电线路的示意图如图所示，输电线损

8、耗功率 P线1004%4kW，又 P线I22R线输电线电流 I2I320A原线圈中输入电流 I12501000001UP400A所以201400201221IInn这样 U2U112nn25020V5000VU3U2U线50002010V4800V所以1124022048004343UUnn用户得到的电功率 P出10096%96kW例 4. 学校有一台应急备用发电机，内阻为 r1，升压变压器的匝数比为 14，降压变压器的匝数比为 41，输电线的总电阻为 R4，全校 22 个教室，每个教室用“220V，40W”的灯 6 盏，要求所有灯都正常发光，则：（1）发电机的输出功率多大？（2）发电机的电动

9、势多大？（3）输电线上损耗的电功率多大？ 解：解：（1）所有灯都正常工作的总功率为 226405280W，用电器总电流为242205280222UPIA，输电线上的电流为64221IIIIrA，降压变压器上：U24U2880V，输电线上的电压损失为：UrIRR24V，因此升压变压器的输出电压为 U1URU2904V，输入电压为 U1U1/4226V，输入电流为 I14I124A，所以发电机输出功率为 P出U1I15424W（2）发电机的电动势 EU1I1r250V（3）输电线上损耗的电功率 PRIR2R144W【模拟试题模拟试题】一. 选择题1. 关于减小远距离输电线上的功率损失，下列说法正确

10、的是（ ）A. 应降低输电电压B. 应减小输电线电阻C.应减小输电电流D. 应采用高压输电2. 用电压 U 和 kU 分别输送相同的电功率，输电线的长度、材料相同，若输电线上的功率损失相同，则两种情况下输电导线的横截面积之比为（ ）A. k1B. 1kC. k21D. 1k3. 发电机的路端电压为 U，经电阻为 R 的输电线向远方用户供电，发电机的输出功率为P，则（ ）A. 输电线上的电流为 P/UB. 输电线上的功率损失为 U2/R用心 爱心 专心C. 用户得到的功率为PPU ()2RD. 用户得到的电压为 PR/U4. 用电器的电阻值为 R，与交变电源的距离为 L，输电线的电阻率为，用电器

11、工作时，输电线上电流为 L，电压损失为 ，则输电线的横截面积为：A. B. C. D. 5. 远距离输送交流电都采用高压输电，我国正在研究比 高得多的电压进行输电，采用高压输电的优点是：A. 可节省输电导线的材料B. 可根据需要调节交变电流的频率C. 可减少输电线上的能量损失D. 可加快输电的速度6. 远距离输电时，输送的电功率为 P，输电电压为 U，输电线的横截面积为 S，线路损失的功率为 ，若将电压提高到 10U，则A. 不改变输电线路时，线路上的功率损失为 0.01PB. 不改变输电线路时，用户端的电压为原来的 10 倍C. 线路功率损失仍为 时，输电线的横截面积可减小为 0.1SD.

12、不改变输电线路且线路损失功率仍为P 时，输送的功率可增加到 10P7. 一个小水电站，输出的电功率为 20kW，输电线的总电阻为 0.5，如果先用 400V 电压输电，后又改用 2000V 电压输电，则输电电压提高后，输电线上电功率的损失变化情况为A. 减少 50WB. 减少 1200WC. 减少 7.68106WD. 增大 7.68106W8. 如图是远距离输电的示意图，交流发电机 E 的输出电压经升压变压器升压后，由电阻为 R 的输电线向远方输电，到达用户端时再用降压变压器降压供用户使用，设变压器均为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）A. 降压变压器与用户负载连接的总开关 S 断开后，输

13、电线上的功率损失为零B. 降压变压器与用户负载连接的总开关 S 断开后，线路上的电压损失达最大C. S 闭合，用户的用电器增多时，输电线上的功率损失增大D. S 闭合，用户的用电器增多时，用户得到的电压降低9. 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. 和输电线中的电流强度的平方成正比E. 和输电电压的平方成反比10. 用 U1和 U2两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，在输电线上损失的电功率也相同，则在两情况下输电线截面积之比 S1：S2为（ ）A

14、. UU21B. UU12C. （）UU212D. （）UU122用心 爱心 专心二. 计算题1. 某交流发电机输出功率为，输出电压为 400V，输电导线电阻为，输电过程中允许损耗的热功率为输送功率的 1，则所用升压变压器和降压变压器的变压比各为多少才能使用户端标有“220V 100W”的并联灯泡正常发光2. 有条河流，流量为，落差为 5m，现利用其发电，若发电机总效率为 50，输出电压为 350V，输电线电阻为，允许损失的功率为输送功率的 5，若用户需要 220V的电压，则该输电线路所使用的升压和降压变压器原、副线圈的匝数比各为多少？3. 人们利用发电机把天然存在的各种形式的能（水流能、煤和石油等的化学能）转化为电能，为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方，但用电的地区分布很广，因此需要把电能输送到远方某电站输送的电功率输电