电能的输送+2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第二册

第三章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

。

【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。通过提高输电电压实现

I2r电阻

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

微思考·情境探究情境1某电站以相同功率输送电能,分别采用220V低压输电和220kV高压输电,输电线电阻相同。两种输电方式中,哪种电能损耗更小?请说明原因。提示

220

kV高压输电损耗更小;原因是输送功率一定时,电压越高,输电电流越小,由ΔP=I2R可知,损耗越小。情境2某电站输送功率P=1.1×105W,采用2200V高压输电,输电线总电阻R=2Ω。求输电电流和输电线上的功率损耗各是多少。

情境3某发电站输出电压为220V,输出功率为110kW,若直接用该电压输电,输电线损耗严重;若通过升压变压器将电压升至11kV再输电,损耗大幅度减小。升压变压器的核心作用是什么?提示

核心作用是提高输电电压,减小输电电流,从而减少输电过程中的电能损耗。情境4电能从发电站输送到家庭用户的过程中,先后经过发电站、甲变压器、高压输电线、乙变压器,最终到达用户。甲、乙变压器分别是什么类型的变压器?各自的作用是什么?提示

甲是升压变压器,作用是提高输电电压;乙是降压变压器,作用是将高压降至家庭用电电压(220

V)。情境5某高压输电线路,输电线长度不变,若将输电线换成横截面积更大的导线,其他输电条件不变。输电线上的功率损耗会如何变化?请说明原因。提示

功率损耗会减小;原因是横截面积增大,输电线电阻R减小,输电电流不变时,由ΔP=I2R可知,损耗减小。基础转化·夯实基础提能力基础转化点1输电线上的电压损失和功率损失AI解读由输电线电阻与电流产生,是电能损耗的核心原因,也是本节分析重点。常结合线路参数、负载情况,判断损耗大小与影响因素。

BD

B

基础转化点2高压输电AI解读在输送功率一定时,提高电压可显著减小电流、降低损耗,是远距离输电的关键思路。多以

“为什么要高压”“电压如何选”

等理解题考查。3.(2026江苏徐州模拟预测)白鹤滩—江苏输电工程采用800千伏特高压直流输电技术,可有效减少相关设备由于感抗、容抗造成的能量损失,关于特高压直流输电,下列说法正确的是(

)A.可通过增大电流减少输电线路的能量损耗B.输电电压越高,输电线路中的电流越大C.可通过增大电压减少输电线路的能量损耗D.可利用变压器升高电压后直接输送C解析

输电线路的损耗为P损=I2R,增大电流会使损耗增加,故A错误;由P=UI可知,当输电功率P一定时,电压U越大,电流I越小,故B错误;增大电压U可减小电流I,根据P损=I2R可知,能降低输电线路的损耗,故C正确;变压器仅适用于交流电,直流电无法直接通过变压器升压,故D错误。基础转化点3输电线上的电压和功率损失的计算AI解读围绕ΔU=IR、ΔP=I2R展开,是本节核心计算模型。常与变压器结合,考查完整输电线路的定量求解与动态分析。4.远距离输电线路简化如图所示,电厂输送电功率不变,变压器均为理想变压器,图中标示了电压和电流,其中输电线总电阻为R,则(

)

C

重难探究·能力素养全提升命题角度高压输电线路的分析与计算输送过程如图所示,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中的能量守恒P=P损+P用

例题1(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320WBCD

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教你破题例题2(多选)远距离输电示意图如图所示,其中T1、T2为理想变压器,输电线总电阻可等效为电阻r,灯泡L1、L2相同且阻值不变。现保持变压器T1的输入电压不变,滑片P位置不变,当开关S断开时,灯泡L1正常发光。下列说法正确的是(

)A.仅闭合开关S,灯泡L1会变亮B.仅闭合开关S,r消耗的功率会变大C.仅将滑片P下移,电流表的示数会变大D.仅将滑片P下移,r消耗的功率会变小

BC解析

当闭合S时,T2副线圈中电流增大,T2原线圈中电流也增大,此时输电线电阻r上损失的电压和功率增大,此时T2输入电压UT2初=UT1次-Ir减小,灯泡两端电压UT2次减小,灯泡会变暗,故A错误,B正确。仅将滑片P下移,T1副线圈匝数增大,则T1输出电压增大,T2的输入电压增大,灯泡两端电压也增大,T2副线圈中电流变大,则T2原线圈中电流变大,输电线电阻r消耗的功率会变大;变压器T1副线圈中电流变大,则原线圈中电流也变大,即电流表的示数会变大,故C正确,D错误。学以致用·随堂检测全达标知识点1

输电过程的损耗及计算

CA.变压器升高电压后可以直接输送直流电