高中物理选修1 1人教版同步课堂配套课件

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高压输电了解远距离输电时电能损失的原因，知道如何减少电能输送时的损失．知道为什么采用高压输电，理解高压输电的原理．了解电网供电的优点．了解输电技术的发展对现代社会生活的重要影响．一、远距离输电的电能损失损失原因：输电时，导线上会有电能损失，这主要是由电流的热效应

引起的．损失多少的影响因素：输电线的电阻

越大，输电线上通过的电流越大，在输电线上产生的热量就越多，损失的电能越多．

3．减少电能损失的途径减小输电线的电阻

；减小输送的

电流

．温馨提示

实际中为了减小输电线上电能的损失，两种途径都加以综合利用．二、降低导线电阻的方法选择导电性能好的材料作导线，且使导线粗一些．降低导线电阻的措施的局限性：(1)导线性能

较好的金属一般比较贵重；(2)导线

太粗

不仅增加材料消耗，还会给架线增大困难．2．由P＝UI

和P

热＝I2R

可知，在P

不变的情况下，电压提高一倍，热损失功率将会减少为原来的14.三、降低输电电流的方法——高压输电1．由P＝UI

知，在输送功率不变的情况下，减小电流就必须增大电压

．2．电网供电的优点是：(1)节约成本，提高效益；(2)使电力的供应更可靠、质量更高．四、电网供电1．将多个电厂发的电通过

输电线、变电站连接起来，形成全国性或地区性

输电网络，叫做电网．(2)减小输电电流I提高输电电压U，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，输电线上的电流变为原来的1，输电线上的功率损失降为原来

1

倍．采用高压输电是减n

的n2小输电线上功率损失最有效、最经济的措施．二、远距离高压输电问题的处理方法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，在发电站内还需用升压变压器将电压升高到几百千伏后再向远方送电，到达用电区再用降压变压器降到所需的电压，基本电路如图3-5-1

所示．图3-5-1教材资料分析思考与讨论[教材P64]1U1点拨

(1)当输送电压为

5

kV

时输电导线上的电流

I

＝

P

＝1.0×1065×103A＝200

A；当输送电压为50

kV

时，输电导线上的电P1.0×106流I2＝U2＝5.0×104A＝20

A.1(2)当输送电压为

5

kV

时，在导线上损失的热功率

P1＝I2R＝2002×10

W＝400

kW.当输送电压为50

kV

时，在导线上损失的2热功率P2＝I2R＝202×10

W＝4

kW，由以上计算可知，提高输电电压可以大幅降低输电线上的功率损失．【典例1】输电导线的电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1

和U2

两种电压来输电，求两次输电线上损失的功率之比．输电线路上的电功率损失U解析

由

P＝UI

得输电线中的电流

I＝P.输电线中损失的功率损2P

＝I

R＝UP2

R＝P2RU2

，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比．所以P

损1∶P损2＝U2∶U2.2

1答案

U2∶U22

1借题发挥

若用电阻为

R

的导线输送电压为

U，功率为

P

的电损2P2U2能，由电功率公式得输电线上电能损失

P

＝I

R＝

·R，由此可知，在输电功率P

一定情况下，导线电阻减小一半，电能损1失减小一半；输电电压升高一倍，电能损失减小为4.【变式1】远距离输电中，在输送的电功率不变的条件下(

)．A．只有增大输电线的电阻，才能减小电流，提高输电功率

B．只有提高输电电压，才能减小电流，提高输电效率

C．提高输电电压势必增大输电线上的能量损耗D．提高输电电压势必增大输电线上的电流损2解析

由于输电线上的电能损耗

P

＝I

R＝UP22R，U

增大，P损P减小，I＝U减小，故B

对，A、C、D

错．答案

B【典例

2】

发电厂输出的交变电压为

220

kV，输送功率为2.2×106

W．现在用户处安装一降压变压器，使用户的电压为220

V．发电厂到变压器间的输电线总电阻为22

Ω.求：输电线上损失的电功率；降压变压器原、副线圈的匝数之比．远距离输电问题线送＝P送

2.2×106U

220×103A＝10

A，解析

(1)输送电流为：I

＝输电线上损失功率为：损

线

线2

2

3P

＝I

·R

＝10

×22

W＝2.2×10

W.(2)变压器输入端电压为：U＝U送－I

线R

线＝220×103

V－10×22

V＝2.197

8×105

V，n12所以原、副线圈的匝数比为n

＝2.1978×105220999＝

1

.答案

(1)2.2×103

W

(2)999∶1借题发挥

解决远距离输电问题的关键是作出远距离输电的示意图，理清各电路段中的电压、电流、功率的关系．【变式2】输电线的电阻为

r，输送电功率为

P，用电压

U

送电，则用户得到的功率为(

)．P2

U2

P2A．P

B．P－U2r

C．P－

r

D.U2rP损解析

输电线上的电流

I＝U，损失的功率

P

＝I2·r，故用户得P2到的功率P

用＝P－P

损＝P－U2r，B

正确．答案

B输电线路上的电功率损失1．远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是(

)．A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比

B．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成正比

C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比解析

此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由

PU2R线送P送

P送U

U送＝ 而错选选项

B.正确的思路是由

I

＝ 可知

ΔU＝

R

线，P2U2送送故选项

A

错误；ΔP＝

·R线2R线，故选项C

正确；由ΔP＝ΔU

知，选项D

正确．答案

CD2．通过相同材料的导线向同一用户输送

10

kW

的电功率，如在输送电压为110V

和220V

两种情况下电线上损失的电能相同，那么两种情况下输电线的电阻之比？解析

设输送电压为

U1

时输电线上的电流为

I1，输送电压为U2

时输电线上的电流为I2，且P＝IU.又P

相同，所以I1U1＝I2U2.设导线上损失的功率为P

损，则P

损＝I2R.因为P损相同，所以R1R2I1＝

＝I22

U1U2142＝

.答案

1∶4远距离输电问题3．如图3-5-2

为远距离输电线路的示意图：图3-5-2若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是(

)．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备的功率无关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解析

变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A、B

错误；用户的总电阻减小，根据U2P＝

R

，消耗的功率增大，输电线上电流增大，线路损失功率增大，C项正确；升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器输入电压，D

项错误．答案

C小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户．设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致()．升压变压器初级线圈中的电流变小升压变压器次级线圈两端的电压变小

C．高压输电线路的电压损失变大

D．降压变压器次级线圈两端的电压变小解析用电器电功率增加导致输出功率变大，在输出电压一定时，使输出电流变大，由于ΔU＝IR，所以输出电流变大导致输电线路的电压损失变大，从而导致降压变压器初级线圈电压变小，次级线圈电压也减小，所以选项C、D

正确．答案CD5．发电机的端电压为220

V，输出电功率为44

kW，输电导线的电阻为

0.2

Ω，如果用初线圈、次级线圈匝数之比为

1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次线圈匝数比为10∶1

的降压变压器降压供给用户．画出全过程的线路示意图；求用户得到的电压和功率；解析

(1)示意图如下图所示．(2)升压变压器次级的输出电压2n11U

＝

·U

＝n2

101×220

V＝2

200

V.据升压变压器输出电功率等于输入电功率知，升压变压器次级输出电流

P44×103A＝20

A.I2＝U2＝

2

200输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR＝I2R＝20×0.2

V＝4

V，2PR＝I2R＝202×0.2

W＝80

W.加到降压变压器初级上的输入电流和电压为UR＝I2R＝20×0.2

V＝4

V，2PR＝I2R＝202×0.2

W＝80

W.加到降压变压器初级上的输入电流和电压为I2