电能的输送+-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修二

第三章交变电流4.电能的输送学习目标1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关。(科学思维)2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理。(科学思维)3.知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题。(科学思维)4.通过对远距离输电的学习,了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献。(科学态度与责任)基础落实·必备知识全过关一、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

工作,故障少。

(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

低、

少。

可靠地

电压频率费用电能损耗2.降低输电损耗的两个途径(1)输电线上的功率损失ΔP=

,I为输电电流,r为输电线的电阻。

(2)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

,应当选用

的金属材料,还要尽可能增加导线的

。

②减小输电导线中的电流:为减小输电

,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电

。

通过提高输电电压实现

【要点提示】

分析输送电流时要注意不管电压和电阻如何变化,一般输电功率是一定的。

电阻I2r电阻率小横截面积电流电压二、电网供电1.远距离输电基本原理在发电站内用

变压器

,然后进行远距离输电。到达数百千米甚至数千千米之外的用电区之后,先后经“一次高压变电站”“二次高压变电站”降到10kV左右,然后,一部分电能送往用电量大的工业用户,另一部分经低压变电站的

变压器降压后供给其他用户。

远距离输电的示意图

升压升压到几百千伏降压2.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

,这就是

。

3.优点(1)减少发电设施的重复建设,降低一次能源的

。

(2)可保证发电和供电的安全可靠,方便调整

,使电力供应更加

、

更高。

【要点提示】

远距离输电设计的基本思路:远距离输送前先进行升压,到用户前再进行降压。输电网络电网运输成本供需平衡可靠质量情境链接我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区,像如图所示的三峡水电站、达坂城风力发电站、内蒙古准格尔热电厂,而用电量大的城市多在东部沿海地区,需要用导线把

和

连起来对电能进行远距离输送,在长距离输送中,导线电阻

(选填“能”或“不能”)忽略,要消耗

。

电源用电设备不能电能教材拓展阅读教材第64页思考与讨论,思考如果发电厂输出的电压为U0,用户得到的电压为U,输电线中的电流为I,输电线电阻为r,写出它们的关系。提示

U0=U+Ir。

易错辨析(1)增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。(

)(2)高压输电是通过提高电压、减小输电电流来减少输送电路的发热损耗。(

)(3)高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好。(

)(4)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时,用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。(

)(5)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1∶n,降压变压器匝数比为n∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。(

)√√√√×重难探究·能力素养全提升探究点一输电线上的电压损失和功率损失导学探究我国农村电网的低压改造已基本结束,低压改造使我国广大农民获得了实惠。农村电网改造前,某些村庄经常出现以下现象(离变压器较远的用户):(1)电灯不亮,达不到额定功率,换额定功率越大的灯泡越是不亮;(2)日光灯不能启动;(3)洗衣机“没劲”等。尤其是节假日,这些现象更明显,这是为什么呢?电网改造施工现场

知识归纳

典例剖析【例题1】

(多选)在远距离输电时,输送的电功率为P,输送电压为U,所用导线的电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损失的电功率为P',用户得到的电功率为P用,则下列关系式正确的是(

)BD方法技巧

输送的功率(电压)、损失的功率(电压)、用户得到的功率(电压)分别对应于输电过程的“始”“中”“末”。只有理解好“输送”“损失”“得到”的含义,才能避免“张冠李戴”。对点演练1.(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为ΔP,到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1100kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为ΔP',到达B处时电压下降了ΔU'。不考虑其他因素的影响,则(

)AD探究点二高压输电线路的分析与计算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。(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)。请思考:(1)用图中的电压和电流表示出四个功率和损耗功率,并写出它们间的关系。(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系?提示

(1)P1=U1I1,P2=U2I2,P3=U3I3,P4=U4I4,ΔP=ΔUI2。P1=P2,P3=P4,ΔP=P2-P3。知识归纳输送过程如图所示,可以划分为三个回路

(1)分析远距离输电线路的有效方法是理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个定律,其关系如下表所示:对应的回路回路Ⅰ回路Ⅱ回路Ⅲ三个回路中电压、电流及功率间的关系I1=IU1=UP1=PI2=I线=I3U2=U损+U3P2=P损+P3I4=I用U4=U用P4=P用两回路间的联系回路Ⅰ、Ⅱ间的联系:,I1n1=I2n2,P1=P2回路Ⅱ、Ⅲ间的联系:,I3n3=I4n4,P3=P4回路中的能量守恒P=P损+P用特别提示

(1)注意区别:①输电电压U与输电线上降落的电压ΔU;②输电功率P与输电线上损失的功率ΔP。(2)抓住不变量:输送电功率不变,由P=UI判断出输电电流I的变化,从而由ΔU=IR、ΔP=I2R判断ΔU、ΔP的变化。典例剖析BCD【例题2】

(多选)风力发电将风的动能转化为电能。某风力发电机的输出功率为10kW①,输出电压为250V,用户得到的电压为220V②,输电线的电阻为20Ω,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶10③,输电线路如图所示。变压器视作理想变压器,则下列说法正确的是(

)

A.用户得到的电功率为9kWB.降压变压器原、副线圈匝数比为11∶1C.通过输电线的电流为4AD.输电线上损失的功率为320W教你析题

读取题干获取信息①升压变压器的输入功率P1和输入电压U1②降压变压器的输出电压U4③升压变压器的输出功率P2和输出电压U2教你破题

方法感悟

处理远距离输电的方法技巧(1)画好一张图——远距离输电示意图(2)抓住电两端——发电站和用户(3)分析一条线——输电线(4)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压(5)区分三个量——输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)对点演练2.(2025浙江湖州高二期末)如图为某一新能源动力电池充电的供电电路图。配电设施的输出电压U1=250V,升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶8,降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=5∶1。充电桩充电时的额定功率P=20kW,额定电压U4=380V,变压器均视为理想变压器。求:(1)升压变压器副线圈两端电压U2;(2)通过输电线上的电流I3;(3)输电线的总电阻r。答案

(1)2000V

(2)10.5A

(3)9.5Ω

学以致用·随堂检测全达标1231.(输电线上的功率损失)高压输电线因结冰易造成损毁风险,如图所示。可以利用电流热效应消除高压输电线上的冰凌,当输送功率和输电线电阻一定时,要使输电线上损耗的热功率增大为原来的4倍,输电电压U应变为(

)D解析

根据Pr=I2r,要使输电线上损耗的热功率Pr增大为原来的4倍,则电流变为I'=2I,又输送功率P=UI=U'I'一定,则

,故选D。1232.(输电线上的功率损失)(多选)(2025福建福州高二期末)大型发电机设计输出的电压一般都达不到远距离输电的要求。因此,在发电厂(站)内,要用变压器升压,然后向远处送电;到达目的地后,根据不同的需求,再用降压变压器经过多次降压,最后输送给用户。从发电厂(站)到用户的输电过程如图所示。根据图上信息,以下说法正确的是(

)123A.发电站内,用变压器升压然后向远处送电,是为了加快输电的速度B.若不计输送过程的能量损失,变电站①的变压比为55∶1C.上述输送过程,变压器功不可没,它也可以改变直流电压D.在输送电能总功率不变的情况下,将输电电压550kV降为55kV,输电线上损失的电压变为原来的10倍答案

BD123

1233.(