5.5 电能的输送
选修3-2 5.5电能的输送3
=I² Rt
例1、某交流发电机的输出电压为220V，输出 的电功率为4400W，发电机到用户的输电线 的电阻为4Ω，求 （1）输电导线中的电流是多少A ？
（2）输电导线中损失的电压和电功率各是多 少？ （3）用户得到的电压和电功率各是多 少？
输电线上的功率损失 △P=I2R
输电线上的电压损失 △U=IR
交流高压输电的基本环节
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电
输电线路示意图
I1
P1 发 电 ~ U1 厂
n1
I2
U2 P2
∆U、∆P
I3
P3 U3
I4
用 户
U4 P4 n4
n2
n3
电压关系： 电流关系： 功率关系：
例2、一小型发电站通过升压，降压变压器把 电能输给用户。已知发电机的输出功率是 500kW，输出电压为500V，升压变压器原、 副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的 总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为 220V，不计变压器的损耗。求： （1）升压变压器的副线圈两端电压； （2）输电导线上的功率损失； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比； （4）用户得到的功率。
为了减少功率损失和电压损失：
（1）减少材料的电阻率ρ
（1）减少输电线的电阻 （2）减少输电线的长度L
（3）增加导线的横截面积S
（2）减少输电线的电流
输送功率P是一定
由P=UI
增加U
例1、某交流发电机的输出电压为220V，输出 的电功率为4400W，发电机到用户的输电线 的电阻为4Ω，求 （4）如果有变压比为1：10的升压变压器升压 后向用户输电，用户处再用变压比为10：1的降 压变压器降压后使用，那么用户得到的实际 电压和电功率又是多少？
高中物理 第五章 交变电流 5.5 电能的输送 新人教版选修3-2
【解题探究】 (1)如何确定输电线中的电压损失? 提示:ΔU=U1-U2。
(2)怎样求解输电线中的功率损失?
提示:P损=ΔUI=
U R
2
或P损=I2R=
( P )2R 。 U1
【正确解答】选B、C。升压变压器的输出电压为U1,降
压变压器的输入电压为U2,则输电线上的电压损失
提示:(1)通过升压变压器达到高压输电,再通过降压变 压器降压后输送给用户。 (2)输电电压是指升压变压器的输出电压,损失电压是 指电流通过输电线降落在输电线上的电压,可通过减小 输电线的电阻和提高输电电压来减小意图:
2.高压输电过程的几个电压的区别: (1)输送电压:输电线始端电压,如图中的U2。 (2)用户电压:最终用户得到的电压,如图中的U4。
【解析】选A、C。输电线上电流为I= P ,也可以用
I= U
U
来表示,其中ΔU为输电线电阻R两端的电压,而不
R
是输送电压,故A正确,B错误;输电线上的功率损失为P损
=I2R= P
U
2 2
R,C正确;如果用P损=
U R
2
,则U应为R两端的电压
ΔU,故D错误。
2.500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大
【生活链接】 1.可通过哪些措施来降低输电线路的损失?
提示:输电线路上的损失功率为P=I2r,所以有两个途径 可减少电能的损失,一是减少输电线路的电阻;二是减 小输电导线中的电流。
2.如何才能减小输电线的电阻?
提示:导线电阻的大小r=ρ L ,因为供电和用电两点的
S
距离一定,导线的长度不能任意的缩短,可以选用电阻
据P损=(
P U
5.5 电能的输送
我 国 的 的 秦 山 核 电 站
火力发电
太阳能发电
风力发电
地 热 发 电
一、输电线上的功率损失
１．任何输电线都有电阻，存在功率损失．
P I r
2
（2）减小输电电流 I
P 2 l P ( ) . U S
2．减少输电线上功率损失的方法 （1）减小输电线的电阻R ①减小输送功率P：②提高输电电压U：
答案：1:20;240:11
例1、以下是一段关于输电线损失功率的推导 将电能从发电站送到用户，在输电线会损失一部分功 率，高输电电压为U，则功率损失为
P损 IU
由以上两式解得：
而 U Ir
U2 P损 r
由此可知，要减小功率损失，就应当用低压送电和增 大输电线的电阻，这段推理错在哪里？
例2、输电线总电阻为0.5Ω，输送的电功率为200kW， 若用400V的低压送电，输电线上因发热损失的功率是多 少？；改为20kV高压送电，输电线上因发热损失的功率变 为多少？
答案：125KW；0.05KW
例3、分别用10KV和110KV的电压输电，若输送的功率
和距离都相同，输电线材料也相同，且要求两种情况下在 输电线上损失的功率相同，则所用输电线的横截面积之比 是多少？
答案：121：1
例4、发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户 需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω。若输电线中因发热 而损失的功率为输送功率的4%，试画出此输电线路的示意图， 并求在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.I4P4 U4
用 户
P2
~
U1
U2 n1 n2
I1 n2 I 3 n4 , , I 2 I3 I r 电流关系： I2 n1 I 4 n3
5.5 电能的输送
5.5 电能的输送（1.23）1．输电线上的功率损失P ＝________，降低输电损耗的两个途径为： ____________________，____________________.2．远距离输电基本原理：在发电站内用________变压器______电压，然后进行远距离输电，在用电区域通过______变压器______所需的电压．3．下列关于电能输送的说法中正确的是( ) A ．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B ．减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电C ．减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积D ．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等4．输电导线的电阻为R ，输送电功率为P.现分别用U 1和U 2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( )A ．U 1∶U 2B ．U 21∶U 22C ．U 22∶U 21 D ．U 2∶U 15．如图1所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是( )A ．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B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【概念规律练】知识点一 线路损耗问题1．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校输入电压为U 2，下列计算输电线损耗的式子中，正确的是( )A .U 21RB . U 1－U 2 2RC ．I 2RD ．I(U 1－U 2)2．某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流I ＝U RB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝(P 0U )2RD ．输电线上损失的功率P ＝U2R知识点二 远距离输电线路中各物理量的关系3．一台发电机最大输出功率为4 000 kW ，电压为4 000 V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻R ＝1 k Ω.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V ，60 W )．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T 1和T 2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( )A ．T 1原、副线圈电流分别为103 A 和20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有6×104盏灯泡(220 V,60 W )正常发光4．某小型水电站的电能输送示意图如图2所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )A .n 2n 1>n 3n 4B .n 2n 1<n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 【方法技巧练】关于远距离输电问题的分析方法5．发电机的端电压220 V ，输出电功率44 kW ，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，则(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率．6．在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为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( )A ．P′＝U 2S ρLB ．P′＝P 2ρLU 2SC ．P 用＝P －U 2S ρLD ．P 用＝P(1－P ρLU 2S )1．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330 kV 高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是( )A ．可节省输电线的材料B ．可根据需要调节交流电的频率C ．可减小输电线上的能量损失D ．可加快输电的速度2．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( ) A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大 C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D ．输电线路上损失的功率跟输电线上电流成正比3．某用电器离供电电源的距离为L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，已知输电线的电阻率为ρ，该输电线的横截面积最小值是( )A .ρL RB .2ρLI UC .U ρLID .2UL I ρ4．在远距离输电时，若输送的功率不变，使输出电压升高为原来的n 倍，则输电线路上因电阻而产生的电能损失将变为原来的( )A ．n 2倍B ．n 倍C .1n 2D .1n5．在如图3所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()图3A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大6．某农村水力发电站的发电机输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．降低电压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( )A ．升压变压器的副线圈的电压变大B ．高压输电线路的电压损失变大C ．降压变压器的副线圈上的电压变大D ．降压变压器的副线圈上的电压变小7．某发电站用11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到220 kV 送电，下面哪个选项正确( )A ．因I ＝UR ，所以输电线上的电流增为原来的20倍B ．因I ＝P U ，所以输电线上的电流减为原来的120C ．因P ＝U2R，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D ．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的1208.有一座小型水电站，输出的电功率是25 kW ，输出电压为400 V ．若输电导线的总电阻为1 Ω，求输电线上损失的电功率和用户得到的功率分别是________，________.9．水电站给远处山村送电的输出功率100 kW ，用2 000 V 的电压输电，线路上损失的功率是2.5×104W ，如果用20 000 V 的高压输电，线路上损失的功率为________W .10．对某一输电线路，线路架设情况已确定，现要求输送一定的电功率P ，若输电线上损失的功率占输送功率P 的百分比用η表示，输电线路总电阻用r 表示，输电电压用U 表示，则η、P 、U 、r 间满足什么关系？从中你能得出什么结论？11.某发电站的输出功率为104kW ，输出电压为4 kV ，通过理想变压器升压后向80 km 远处用户供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8 Ω·m ，导线横截面积为1.5×10－4 m 2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：(1)升压变压器的输出电压； (2)输电线路上的电压损失．12．有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图4所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R ＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V,40 W ”的电灯6盏，若要保证电灯全部正常发光，求：图4(1)发电机输出功率； (2)发电机电动势； (3)输电效率；(4)若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半．第5节 电能的输送 答案课前预习练1．I 2r 减小输电导线的电阻 减小输电导线中的电流 2．升压 升高 降压 降到 3．AD4．C [由P ＝UI ，P 损＝I 2R 可得P 损＝P 2RU2，所以输电线上损失的功率与输送电压的平方成反比，C项正确．]5．ABD [导线的横截面积越大，导线的电阻越小，电能损失就越小，A 对；在输送功率一定的前提下，提高输送电压U ，由I ＝P U知，能减小电流I ，从而减小发热损耗，B 对；若输送电压一定，由I ＝P U知，输送的电功率P 越大，I 越大，发热损耗就越多，C 错；高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济性等各种因素，不是电压越高越好，D 对．]课堂探究练1．BCD [输电线的损耗P 损＝I 2R 线＝U 2线R 线＝IU 线其中U 线＝U 1－U 2，故B 、C 、D 正确．]点评 计算功率损失常用公式P 损＝I 2线R 线和P 损＝U 2线R 线，特别在利用P 损＝U 2线R 线时要注意U 线是R 线上的电压．2．BC [输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R 故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2线R ＝(P 0U )2R ＝U 2线R，故C 正确，D 错误．]点评 由功率损失P ＝(P 输U 输)2R 线知：当输送功率P 输一定时减少输电线上功率损失的方法为提高输电电压或减小输电导线的电阻．3．ABD [输电线上消耗的功率P 线＝I 22R ＝400 kW ，则I 2＝P 线R ＝20 A ，又P 1＝U 1I 1，则I 1＝P 1U 1＝103 A ，故A 正确；T 1的变压比U 1U 2＝I 2I 1＝150，又P ＝U 1I 1＝U 2I 2，得U 2＝2×105V ，输电线上损失电压U 线＝I 2R ＝2×104 V ，则T 2原线圈的输入电压U 3＝U 2－U 线＝1.8×105 V ，又灯泡正常发光，T 2的副线圈的电压为220 V ，B 正确；T 2的变压比U 3U 4＝1.8×105220＝9 00011，C 错误；根据U 3I 2＝60n ，解得n ＝6×104，D 正确．]点评 远距离输电线路图如下各物理量有下列关系①电压关系：U 发＝U 1，U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝U 3＋U 损，U 3U 4＝n 3n 4，U 4＝U 用；②电流关系：n 1I 1＝n 2I 2，I 2＝I 线＝I 3，n 3I 3＝n 4I 4； ③功率关系：P 发＝P 1＝P 2，P 2＝P 3＋P 损，P 3＝P 4＝P 用，P 损＝I 2R 线，P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22R 线，P 损＝IU 损． 4．AD [由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率．P 出－P 损＝P 入，故D 正确.U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，因为U 1＝200 V<U 4＝220 V ，U 2>U 3＝U 2－U 线，故n 2n 1>n 3n 4，选项A 正确．]点评 在理解电压关系时，可把输电线路理解为三个闭合回路．如图第一个回路发电机是电源，升压变压器的原线圈是用电器，若输电线电阻忽略则有U 发＝U 1；第二个回路升压变压器副线圈是电源，降压变压器的原线圈为用电器，则有U 2＝U 线＋U 3；第三个回路降压变压器副线圈为电源，用户为用电器，若输电线电阻忽略则有U 4＝U 用．5．(1)见解析 (2)219.6 V 4.392×104W(3)180 V 3.6×104W解析 (1)示意图如下图所示(2)升压变压器次级的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝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I 2＝P U 2＝44×1032 200A ＝20 A输电线路上的电压损失和功率损失分别为 U R ＝I 2R ＝20×0.2 V＝4 VP R ＝I 22R ＝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 I 3＝I 2＝20 AU 3＝U 2－U R ＝2 200 V －4 V ＝2 196 V 降压变压器次级的输出电压和电流为U 4＝n 4n 3·U 3＝110×2 196 V＝219.6 VI 4＝n 3n 4·I 3＝10×20 A＝200 A用户得到的功率为P 4＝I 4U 4＝200×219.6 W＝4.392×104 W(3)若不采用高压输电，用220 V 低压直接供电时，电路如下图所示，则输电电流I ＝P U 1＝44×103220A＝200 A ，输电线路上的电压损失U R ′＝IR ＝200×0.2 V＝40 V所以用户得到的电压为U 4′＝U 1－U R ′＝220 V －40 V ＝180 V用户得到的功率为P 4′＝IU 4′＝200×180 W＝3.6×104W方法总结 (1)求解远距离输电的关键是熟悉输电线路图，并画出示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上．(2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系，特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系．6．BD [输电线电阻R ＝ρL S ，输电电流I ＝P U故输电线上损失的电功率为P ′＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2ρL S ＝P 2ρLU 2S用户得到的电功率为P 用＝P －P ′＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－P ρL U 2S .故B 、D 正确．]方法总结 在远距离输电问题中，也要时刻注意能量守恒这一线索，即发电机的总功率应等于线路上损失的热功率和用户得到的功率之和(在不考虑变压器自身的能量损失的条件下)．课后巩固练1．AC [远距离输电，往往输送电功率一定，根据P ＝UI ，输送电压U 越高，则输送电流I ＝P U越小，据P 线＝I 2r 可知，当要求在输电线能量损耗一定的情况下，输电线电阻可略大，导线可做得细一些或选择电阻率大的材料(非铜材)；若输电线确定，即r 确定，则可减小线路上的能量损耗，故A 、C 项正确；而交流电的频率是一定的，不随输送电压的改变而改变，输电的速度就是电磁波的传播速度，也一定，故B 、D 项不正确．]2．AC [U 损＝IR 线，所以R 线一定时，U 损与I 成正比，A 正确．U 损＝I ·R 线＝P 输U 输·R 线，所以P 输、R 线一定时，U 损与U 输成反比，B 错误．P 损＝I 2R 线＝⎝⎛⎭⎪⎫P 输U 输2R 线，所以P 输、R 线一定时，P 损与U 输的平方成反比，C 正确．P 损＝I 2R 线，所以P 损与I 2成正比，D 错误．]3．B [由欧姆定律有R ＝U I，由电阻定律有R ＝ρ2L S，由以上两式解得：S ＝2ρLIU]4．C [根据输电线上的功率损失的表达式：P 损＝I 2R ＝(P U)2R ，电压升高为原来的n 倍，则功率损失为原来的1n2.]5．CD [对升压(或降压)变压器而言，由变压器电压比U 1∶U 2＝n 1∶n 2知，输入电压不变，线圈匝数不变，输出电压不变，故A 选项不正确；由P ＝UI 知，U 不变，P 增大，故I 增大，使得输电线上的电压损耗U 损＝I 2R 线增大，功率损耗P 损＝I 22R 线增大，所以降压变压器上的输入电压减小，输出电压减小，所以B 不正确，C 正确；因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为P 损P 1＝I 22R 线P 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 1U 1·n 1n 22R线P 1＝P 1n 21R 线U 21n 22∝P 1，所以随发电厂输出功率变大，该值变大，D 正确．]6．BD [变压器的输入功率、输入电流的大小是由负载消耗的功率大小决定的，用电高峰期，白炽灯不够亮，消耗功率增大，输电线中的电流增大，线上电压增加，B 正确．发电机输出电压稳定，升压变压器的副线圈的电压不变，降压变压器的输出电压由升压变压器副线圈的电压与线上损耗电压之差决定，D 正确．]7．BD [选项A 中，I 是输电线中的电流，R 是输电线的电阻，但是U 不是输电线上损失的电压，而是总的输送电压(是输电线和负载上电压之和)，所以不能用I ＝U R计算输电线中的电流，在运用欧姆定律时，I 、R 、U 应该对应于同一部分导体．因为输送的功率一定，由I ＝P U 可知，当输送的电压增为原来的20倍时，电流减为原来的120，选项B 正确．选项C 中，R 是输电线的电阻，而U 是总的输送电压，R 与U 又不对应，所以P ＝U 2R是错误的．输电线上损失的功率一般用P 损＝I 2R 计算，从选项B 中已经知道电流减为了原来的120.若P 损不变，则输电线的电阻可增为原来的400倍，根据R ＝ρL S，在电阻率、长度不变的条件下，那么导线的横截面积可减小为原来的1400，即导线的直径减为原来的120，所以选项D 是正确的．] 8．3.9 kW 21.1 kW解析 由P ＝IU ，可求出输电线中的电流为I 线＝P U ＝25 000400A ＝62.5 A ，输电线上损失的功率为P损＝I 2线R 线＝62.52×1 W＝3 906.25 W≈3.9 kW，用户得到的功率为P 用＝25 kW －3.9 kW ＝21.1 kW ，即输电线上损失的功率约为3.9 kW ，用户得到的电功率约为21.1 kW9．250 解析 线路上损失的功率P 损＝I 2R 线，又I ＝P U所以P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 线，代入数据，解得R 线＝10 Ω，当用20 000 V 的高压输电时，P 损′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U ′2R线＝250 W.10．见解析解析 输电线路上损失的功率P 损＝ηP ＝I 2r 又P ＝UI联立以上两式可得：ηP ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r ，即ηU 2＝Pr ，当P 、r 确定时，有ηU 2＝定值，所以要减小η，必须提高输电电压U .11．(1)8×104 V (2)3.2×103V 解析 (1)导线电阻r ＝ρ2l S ＝2.4×10－8×2×80×1031.5×10－4Ω＝25.6 Ω 输电线路损失功率为输出功率的4%，则4%P ＝I 2r ，代入数据得：I ＝125 A 由理想变压器P 入＝P 出及P ＝UI 得：输出电压U ＝P I ＝107125V ＝8×104V(2)输电线路上电压损失U ′＝Ir ＝125×25.6 V＝3.2×103 V12．(1)5 424 W (2)250 V (3)97% (4)减少大于一半 解析 由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短，不必考虑这两部分输电导线上的功率损耗，发电机的电动势E ，一部分降在电源内阻上，另一部分为发电机的路端电压U 1，升压变压器副线圈电压U 2的一部分降在输电线上，其余的就是降压变压器原线圈电压U 3，而U 4应为灯的额定电压U 额．(1)对降压变压器：P 3＝P 4＝U 4I 4＝nP 灯＝22×6×40 W＝5 280 W而U 3＝41U 4＝880 V所以I 3＝nP 灯U 3＝5 280880A ＝6 A对升压变压器：U 1I 1＝U 2I 2＝I 2线R ＋U 3I 3＝I 23R ＋P 3＝62×4 W＋5 280 W ＝5 424 W 所以，发电机的输出功率P 出＝5 424 W(2)因为U 2＝U 3＋I 线R ＝U 3＋I 3R ＝880 V ＋6×4 V＝904 V所以U 1＝14U 2＝14×904 V＝226 V又U 1I 1＝U 2I 2所以I 1＝U 2I 2U 1＝4I 2＝4I 3＝24 A 故E ＝U 1＋I 1r ＝226 V ＋24×1 V＝250 V(3)η＝P 3P 2×100%＝5 2805 424×100%＝97%(4)电灯减少一半时n ′P 灯＝2 640 W ，I 3＝n ′P 灯U 3＝2 640880 A ＝3 A所以P 出＝n ′P 灯＋I 23R ＝2 640 W ＋32×4 W＝2 676 W ．发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率的损失减少到原来的14.。
(精品)5.5电能的输送(图文)
作业
问题与练习 1-5
练习
4、学校有一台应急备用发电机,内阻为 r=1Ω, 升压变压器匝数比为1:4,降压变压 器的匝数比为4:1,输电线的总电阻为R=4Ω, 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：
三峡发电站
火力发电站
太阳能发电站
假如你是engineer，你将会把 发电站建在什么地方？
在实际生活中，为了合理地利 用天然资源，水电站要建在河流上， 火电站有时要建在煤矿附近。
但是用电的地方却很广，有的地 方离发电站很远。电能是怎样输送 到远方的呢？
电能的输送
一、电能的输送
1、发电站发出的电能是怎样输送 到远方的呢？ 依靠导线，远距离输电
(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的 匝数比是多少?(使用的是理想变压器)
I1
I2
I3
I4
P1
P2Βιβλιοθήκη r线 P3P4F U 1 n1 n2 U2
U3n3 n4 U4 R用
升压1变:1压0器 降压25变:压1器
输送电路的计算步骤
(1)画出供电示意图
(2)以变压器铁心为界,分出各个回 路,各回路可独立运用欧姆定律分 析.
解析：(1)导线电阻 r＝ρ2Sl＝2.4×10－8×21×.58×0×101－043 Ω＝25.6 Ω， 输电线路损失功率为输出功率的 4%， 则 4%P＝I2r，代入数据得：I＝125 A。 由 P 入＝P 出及 P＝UI 得： 输出电压 U＝PI ＝112057 V＝8×104 V。 (2)输电线路上电压损失 U′＝Ir＝125×25.6 V＝3.2×103 V。 答案：(1)8×104 V (2)3.2×103 V
人教版 物理选修3-2 5.5 电能的输送
P损 100 103 4% I2 20 A R 10
n U2= n2 U1 =5000V
1
又
U1 n1 = U2 n2
U3=U2−I2R=5000−20×10v=4800V (或 P3=P1−I22R、U3=P3/I2 求U3)
n3 U3 4800 240 所以 n = U = 220 = 11 4 4
P损/P×100℅=8%
练习：有一理想的单相变压器,原、副线
圈的匝数比为100,原线圈上所加电压为
23千伏,副线圈通过总电阻为2欧的供电 导线向用户供电,用户用电器得到的电压 是220伏,求供电导线上损耗的功率.
解:设变压器副线圈两端的电压为U2,输电线路损耗电压为△U,
用电器得到的电压为U3,供电导线上损耗功率为P. 得
（3）P4=P3=P1−I22R=100 ×103− 202 ×10W=9.6 ×104W
低压输电线路：
输电电压220V------输电功率100kW以下， 距离
为几百米以内。
高压输电线路： 输电电压35kV或110kV------输电功率100kW以
下，距离为几十千米到上百千米。
超高压输电线路： 输电电压220kV以上------输电功率10万kW以上， 距离为几百千米。
N2 1 U2 U1 23 103V 230V N1 100 U U2 U3 230V 220V 10V
U 2 102 P W 50W R 2
1.输电导线上功率损失P＝I2R ，电压损失U＝IR. 2.提高输电电压是减小功率损失和电压损失的有效 途径.
§5.5 电能的输送
第五章
交变电流
5.5 电能的输送
三峡水电站
大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
新疆风力发电
输送电能的基本要求是： 可靠、保质、经济 可靠：是指保证供电线路可靠地工作， 少有故障和停电。 保质：就是保证电能的质量，即电压 和频率稳定。 经济：是指输电线路建造和运行的费 用低，电能损耗小
一、输电线上的功率损失 1、输电线上的电能损失
例3、某交流发电机输出功率为5×105 W，输 出电压为U=1.0×103 V，假如输电线的总电阻 R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功 率的5%，用户使用电压U=380 V. （1）画出输电线路的示意图（标明各部分的 符号） （2）所用升压和降压变压器的原、副线圈 的匝数比是多少？（使用的变压器是理想 变压器）
Q I 2 rt
P损 I 2 r
U 损 Ir
2、减少电能损失途径 P损 I 2 r
（1)减少导线电阻，由电阻定律知
L R S
①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最 小，但价格昂贵，目前选用电阻率较 小的铜或铝作输电线. ②减小输电线的长度L不可行，因为要 保证输电距离. ③增加导线的横截面积，可适当增大 横截面积。太粗不可能，既不经济又 架设困难。
4.怎样计算用户消耗的功率P?
P户 P输 P损
5.在保证用户的电功率的前提下,怎样才能减小 输电电流?
P输 U 输 I 输
练习： 输送10kＷ的电功率，采用400V的电压 输电，输电线的总电阻为10Ω，求 (1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?用户 得到的电压? (1)25A 250V 150V (2)输电线损失的功率?用户得到的功率? (2)6250W 3750W (3)如果采用4000V电压输电，输电线损失的功 率?用户得到的功率? (3) 62.5W 9937.5W
5.5电能的输送(内容丰富)ppt课件
一、变压器的构造
1．示意图
2．符号
二、变压器的工作原理：
1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流
2、能量转化：电能→磁场能→电能
P ＝P 3、理想变压器：
入
出
三、理想变压器的变压、变流规律：
U1 n1
I1 n2
U 2 n2
I 2 n1
1
第五章 交变电流
2
三峡水电站
3
4
新西兰地热发电站
4.怎样计算用户消耗的功率P?
P用户 P输送-P损
5.在保证用户的电功率的前提下,怎样才 能减小输电电流?
P输送 U输送 I输送
15
练习： 输送10kw的电功率，采用400V的 电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求 (1)输电线中的电流?输电线中损失的电压? 用户得到的电压?
(1)25A 250V 150V
经济：是指输电线路建造和运行的费
用低,电能损耗小
10
一、输电线上的功率损失
1、为什么输电线上有电能损失?
由于输电线长，电阻大，当电流 通过输电线时，产生热量Q，损失一 部分电能，同时输电线上有电压降， 故又损失一部分电压.
11
2、如何减少电能损失?
P损 I 2R
(1)减小导线电阻
(2)减小输电线中的电流
23
远距离输电
我国常用的远距离输电采用的电压有110
kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV
的超高压，西北电网达到750kV。
是不是输电电压越高越好?
思
电压越高，对输电线路和变压器考的要
求越高，建设费用越高。
输电线上的电压损失，除了与输电线 的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输 电线路电压较高、导线截面积较大时，电 抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。24
5.5-电能的输送
课堂练习：
2．在远距离输电过程中，为减少输电线路上 的电能损失，可采用的最佳方法是 （ D）
A．使输电线粗一些。 B．减短输电线长度。 C．减少通电时间。 D．采用高压输电。
课堂练习：
3．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压
提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是（ D） A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电压损失变为原来的1/n2 C．输电线上的电功率损失变为原来的1/n
想一想：
在各种金属中银的电阻率最小，但价格昂贵， 目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线，导线的横 截面积能否无限制地增大？
不能无限制地增大，因为这样会多耗费金属材料，同时 输电线太重不利于架线。
做一做：
把功率为22KW的电能用总电阻为2Ω的导线输送 到远方的用户，用220V的电压输电，导线损失的功 率为多少？若改用22KV的电压输电，导线损失的功 率又为多少？
升压变压器 发电站
用户
降压变压器
高压输电
远距离输电过程示意图
探究与交流：
1、在高压输电三个回路中，各部分的功率、电 压和电流关系如何？
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线
P3
P4
F
U 1 n1
n2 U 2
U 3 n3
n4 U 4
R用
功率关系： P1 P2 P2 P P3
电压关系：
U1 U2
n1 n2
电流关系：
I1 n2 I2 n1
U2 U U3
I2 I3
P3 P4
U 3 n3 U 4 n4
I3 n4 I4 n3
探究与交流：
2、在高压输电模型中，设发电机的输出功率为 P，输送电压为U1，输电线的电阻r，升压变压器的原 副线圈匝数分别为n1，n2，降压变压器原副线圈分别 为n3，n4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用 户得到的功率和电压分别是多少？
高二物理 5.5 电能的输送
从另一方面看， 应对突发事件的预 案和相应的训练近 年来得到了重视， 这在停电事款了重 大作用。在组约， 警方曹就如何散固 在地铁通道和高楼 大厦里的人员，进 行了几个练。从克
在没有的情况下穿行于城市各条街道。警察、消防人员和紧急情观处理人 员在这次危机中表现因之一是他们为应对突发事件做了全面准备。
超导电缆输电
减小输电线路的电阻是降低输电损失的重要 途径。
许多导体在温度 特别低时电阻可以降 到0，这个现象叫超导 由于目前保持低温的主现要象方。法是利用液态氮 甚至液态氦，所以超导体输电还处于试验阶段。 上图是一种超导电缆的结构。
STS
大面积停电引发的思考
美、加、英发生重大停电事故
“8月14日，美国东北部和加拿大部分地 区发生 大西积 停电事 件。纽 约市当 晚发生 60起火 灾。长 达29小 时的停 电使组 约损失 105亿 美元。8月28日 傍晚， 英国伦 敦和英 格兰东 南部部 分地区 也发生 两个多 小时的 重大停 电事故 ，约25万人被 在地铁 中。12月20日 晚，美 国加利 福尼亚 州的 旧金山 市又出 现大面 积停电 ，导致 全城约 三分之 一的用 户断电 。”
3、电流关系： ①升压变压器：
②降压变压器：
③传输过程：
4、输电导线上损耗的功率：
P损
I线2 R线
（ P2 U2
）2 R线
课堂练习
1.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线 电阻为R,通过导线的电流为I,学校输入电压为U2,下列4
个计算输电线损耗的式子中，不正确的是( A )
A、
U
2 1
输电线上的功率损失： P损＝I2r 怎样减少输电的功率损耗呢？
二、降低输电损耗的两个途径 根据功率损失的表达式P损＝I2R线可知，要减少输