§5.5电能的输送(可编辑修改word版)

§5.5电能的输送班级: 姓名:【自主学习】一、输送电能的基本要求1.可靠：保证供电线路可靠的工作，少有故障。

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费用低，电能损耗少。

二、降低输电损耗的两个途径（参照课本 45 页）问题一：怎样计算输电线路损失的功率？问题二：在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？问题三：通过对问题二的计算，你认为哪种途径对于降低输电线路中的损耗更为有效？问题四：怎样计算用户消耗的功率 P？问题五：在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？【合作探究】1．电压关系（1）输电线路上的电压损失：输电线始端电压U 2 和末端电压U 3 的差值是输电线路的电压损失U损，即 U损= 。

(2)升压变压器原副线圈电压关系：U1 :U 2 =(3)降压变压器原副线圈电压关系:2.电流关系(1)升压变压器原副线圈中电流关系：I1 : I 2 =(3)降压变压器原副线圈中电流关系:3.功率关系损 04.如果远距离输电的电功率 P 2 不变，输电电压为 U 2 ，导线电阻为 r ，则导线上损失的功率 P 损 =I 2r因此若输电电压提高 n 倍，则 P 变为原来的题型一：输电线路上的电压和电功率损失例 1：远距离输电，输电功率一定，当输电电压为U 0 时，输电线上的电流为 I 0 ，损失的电功率为 P 0 .则当输电电压提高为 2U 0 时（ ）A. 由 I=U/R 得，输电线上的电流变为 2 I 0B.由 I=P/U 得，输电线上的电流变为 I 0 /2C ．由 P=U 2 /R 得，输电线上损失的电功率为 4 PD.由 P=IU 得，输电线上损失的电功率为 2 P题型二：远距离输电的电路分析 例 2：某校备用交流发电机的内阻为 r ＝1 Ω，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 ＝4 Ω，全校 22 个教室，每个教室用“220 V 40 W”的灯 12 盏。

要求在应急情况下，每个教室只开 6 盏灯，各灯都正常发光，则： (1)发电机的输出功率多大？（画出远距离输电示意图） (2)发电机的电动势多大？ (3)输电线上损耗的电功率多大？【方法技巧点拨】电路被划分为三个独立的回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应 的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律和串、并联电路规律， 而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。

【学后自测】1. 远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的 n 倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)( )． A. 功率损失是原来的 1/nB ．功率损失是原来的 1/ n 2C ．电压损失是原来的 1/nD ．电压损失是原来的 n 倍2. 照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯， 电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时()． A ．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小 B ．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小 C ．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压3.某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A．输电线上输送的电流大小为 2.0×105AB．输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kVC．若改用 5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U 为输电电压，r 为输电线的电阻4.水电站向小山村输电，输送的电功率为50 kW，若以1100 V 送电，则线路损失为10 kW，若以3300 V 送电，则线路损失可降为( )A．3.3 kW B．1.1 kW C．30 kW D．11 kW5.中国已投产运行的 1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用 500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用 1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )P PA. B. C．2P D．4P4 26.一台发电机最大输出功率为 4000 kW，电压为 4000 V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1 kΩ.到目的地经变压器T2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T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则A．T1原、副线圈电流分别为 103A 和20 AB．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC．T1和T2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7.某小型水电站的电能输送示意图如图所示，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n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(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( )．n2 n3 n2 n3A.＞B. ＜n1 n4 n1 n4C．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8.一台小型发电机的最大输出功率为 P 1=100 kW，输出电压=500 V，现用电阻率为ρ=1.8×10－8Ω·m，横截面积为 s=10－5 m2的输电线向距离为恒为 U1L=4×103 m 远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的 4%，求：(1)所用的理想升压变压器原副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为 220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？9.某小型水电站，水以3 m/s 的速度流入水轮机，而以1 m/s 的速度流出．流出水位比流入水位低 1.6 m ，水流量为 2 m3/s.如果水流能量的 75% 供给发电机，求：(1)若发电机效率为 80%，则发电机的输出功率为多大？(2)发电机的输出电压为 240 V，输电线路的电阻为 19.2 Ω，许可损耗功率为 2%，用户所需电压为 220 V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少？10.发电机的端电压为 220 V，输出功率 44 k W，输电导线的电阻为 0.2 Ω，如果用初、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、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(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．【学后反思】答案例 1．B例2[思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面：(1)升压变压器的输出电压与降压变压器的输入电压的关系。

(2)发电机的输出功率与用户得到的功率的关系。

[解析] (1)输电线路如图所示。

应急情况下全校总功率为P＝40×6×22 W＝5 280 W，P4 5 280 W总电流为I4＝＝＝24 A。

U4 220 VI3 n4对降压变压器＝，得输电线上的电流I4 n3n4 1I R＝I2＝I3＝I4＝24×A＝6 A。

n3 4U3 n3 n3 4由＝，得原线圈电压U3＝U4＝220×V＝880 V，U4 n4 n4 1输电线上的电压损失为U R＝I R R＝6×4 V＝24 V，因此升压变压器的输出电压为U2＝U R＋U3＝(24＋880) V＝904 V。

U1 n1对升压变压器＝，输入电压为U2 n2n1 1U1＝U2＝904×V＝226 V，n2 4I1 n2n2 4由＝得，输入电流为I1＝I2＝6×A＝24 A，I2 n1n1 1所以发电机输出功率为P出＝U1I1＝226×24 W＝5 424 W。

(2)由闭合电路欧姆定律，发电机的电动势E＝U1＋I1r＝(226＋24×1) V＝250 V。

(3)输电线上损耗的电功率PR＝IR＝62×4 W＝144 W。

P、·2% R、、【学后自测】1.BC2.C3.B4.B5.A6.ABD7.AD8、解析(1)导线电阻R线＝ρ2lS得R＝14.4 Ω升压变压器原线圈电流I1满足：P＝U1I1得I1＝200 A50升压变压器副线圈电流I2＝I 线，又I线2·R 线＝4%P 得I2＝A，3I1 n2n1 1由＝，得＝I2 n1n2 12(2)降压变压器的输入电压U3满足：P－4%P＝U3·I线得U3＝5 760 VU3 n3 n3 288因为输出电压U4＝220 V，由＝，得＝.U4 n4答案(1)1∶12 (2)288∶11n4 119. 解：(1)每秒钟流过发电机的水的质量为m＝ρV＝2×103 kg每秒钟水流机械能的损失为ΔE、1m(v2、v2)、mgh、4×104 J 2 1 2、、、、、、、、P 、、75%×80%·ΔE 、24000 W.(2)发电机经变压器到用户的供电线路如图 5－5－2 所示．图中T1 为升压变压器，T2 为降压变压器．、、、、、、、、、P 、、I2R、、、P 、、P 、·2% 、、、I 、、、5 A 、、 、 、 I 3 、 I 、 、 5 AI 、 P 出(1 2%) 、 1176 A? 107 A U 411 、 、 、 、 、 、 、 T 2 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 n 3 、 I 4 、 107.n 4 I 3 510.（1）（2）P 损＝I 2R 线＝202×0.2 W＝80 W. U 损＝ΔU＝IR 线＝20×0.2 V ＝4 V ．所以降压变压器初级上的输入电压和电流为U 3＝U 2－U 损 ＝2 200 V －4 V ＝2 196 V ， I 3＝I 2＝20 A.降压变压器次级的输出电压和电流为 n 4 1 U 4＝ U 3＝ ×2 196 V＝219.6 V ，n 3 10n 3I 4＝ I 3＝10×20 A＝200 A.n 4用户得到的功率为 P 4＝U 4·I 4＝219.6×200 W＝4.392×104W.P44 × 103(3) 若直接用 220 V 低压供电，电路如图所示，则输电电流 I ＝ ＝ A ＝220 A.U 1输电线路上的电压损失 ΔU ＝IR 线＝200×0.2 V ＝40 V.所以用户得到的电压 U 2＝U 1－ΔU ＝220 V －40 V ＝180 V ， 用户得到的功率为 P ＝U 2I ＝180×200 W＝3.6×104W.2204。