远距离输电电路的分析与计算.
高中物理远距离输电

第四节 远距离输电一、 输电过程(如图所示)二、输送电流(1)I =P U ;(2)I =U -U ′R. 三、输电导线上的能量损失和电压损失:主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式为Q =I 2Rt . 1、电压损失 :(1)ΔU =U -U ′;(2)ΔU =IR .2、 功率损失:(1)ΔP =P -P ′;(2)ΔP =I 2R =(P U)2R 3、 降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻,由电阻定律R =ρl S可知,在输电距离一定的情况下,为了减小电阻,应采用电阻率小的材料,也可以增加导线的横截面积.(2)减小输电导线中的输电电流,由P =UI 可知,当输送功率一定时,提高输电电压,可以减小输电电流.四、 远距离输电的处理思路对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”,或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析. 五、 远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)(1)功率关系:P 1=P 2,P 3=P 4,P 2=P 损+P 3.(2)电压、电流关系:U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1,U 3U 4=n 3n 4=I 4I 3,U 2=ΔU +U 3,I 2=I 3=I 线. (3)输电电流:I 线=P 2U 2=P 3U 3=U 2-U 3R 线.(4)输电线上损耗的电功率:P 损=I 线ΔU =I 2线R 线=(P 2U 2)2R 线. 在远距离输电问题中,计算线路功率的损耗时 应用P 损=I 2线R 线,其原因是I 线可以由公式P 输入=I 线U 输入求出,而P 损=U 线I 线和P 损=U 2线R 线则不常用,其原因是在一般情况下,U 线不易求出,且易将U线和U输入相混而造成错误.典例分析:例1、中国已投产运行的1 000 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,在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1 000 kV特高压输电,不考虑其他因素的影响.则( )A.送电电流变为原来的2倍 B.输电线上降落的电压将变为原来的2倍C.输电线上降落的电压将变为原来的12D.输电线上损耗的电功率将变为原来的12例2、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,则下列关系式中正确的是( )A.P′=U2Sρl B.P′=P2ρlU2SC.P用=P-U2SρlD.P用=P(1-PρlU2S)例3、远距离输送一定功率的交变电流,若输送电压升高为原来的n倍,关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中,正确的是( )A.输电线上的电功率损失是原来的1/n;B.输电线上的电功率损失是原来的1/n2;C.输电线上的电压损失是原来的1/n; D.输电线上的电压损失是原来的n倍例4、在如图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( ) A.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例5、一座小型发电站的输出功率是20 kW,输电线路总电阻是5 Ω.(1)若输电电压是400 V,输电线路损耗的功率是多少?(2)若改用5000 V高压输电,用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,用户得到的电压是多少?例6、一台发电机输出的电功率为100kw,输出电压为250v,先欲向远处输电,若输电线总电阻为8Ω,要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%,要向用户输送200v电压,求:(1)试画出这次输电线路的示意图;(2)输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少?(3)用户得到的电功率是多少?课堂针对练习:1、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的电流成正比2、通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P ,原线圈的电压U 保持不变,输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时,线路损耗的电功率为P 1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ,线路损耗的电功率为P 2,则P 1和P 2P 1分别为( ) A.PR kU ,1n B .(P kU )2R ,1n C.PR kU ,1n 2 D .(P kU )2R ,1n2 3、某发电厂原来用11kV 的交流电压输电,后来改用升压变压器将电压升高到220kV 输电,输送的电功率都是P ,若输电线路的电阻为R ,则下列说法中正确的是( ) A. 据公式U P I /=,提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20 B. 据公式R U I /=,提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C. 据公式R I P 2=,提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400D. 据公式R U P /2=,提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍4、为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,高压线上送电电压为U ,电流为I ,热耗功率为P ;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P ,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )A .输电电流为3IB .输电电流为9IC .输电电压为3UD .输电电压为13U5、有一台内阻为Ω1的发电机,供给一个学校用电,升压变压器的匝数比4:1,降压变压器的匝数比1:4,输电线总电阻是Ω4,全校共有22个教室,每个教室有“220V 40W ”的电灯6盏,若要保证全部电灯正常发光,则: (1)发电机的输出功率应是多大? (2)发电机的电动势是多大? (3)输电效率是多大?6、在离用电单位的较远处建了一座小型的水电站,发电机输出功率为5kW ,输出电压为220V ,输电线的电阻Ω12,允许输电线路损耗功率为输送功率的6%,用电单位所需的电压为220V ,根据上述条件:(1)画出供电的电路示意图;(2)计算所用的升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各是多少?(设变压器为理想变压器)课后巩固练习:1、关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是( )A.由功率P=U2/R,应降低输电电压,增大导线电阻B.由P=IU,应低电压小电流输电C.由P=I2R,应减小导线电阻或减小输电电流D.上述说法均不对2、一小水电站,输出的电功率为20kW,输电线总电阻为Ω5.0,如果先用400V电压输送,后又改用2000V电压输送,则输送电压提高后,输电导线上损失的电功率的变化情况是()A. 减小50WB. 减少1200WC. 减少61068.7⨯W D. 增大61068.7⨯W3、发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至用户的输电导线的总电阻为R,通过输电导线的电流为I,输电线末端的电压为U2,下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )A.U21RB.U1-U22RC.I2R D.I(U1-U2)4.远距离输电,原来用电压U0输电,在输电线上损失的电功率为P0,现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的1/10,则输电电压应为( )A.100 U0 B.10 U0 C.U0/10 D.U0/1005、水电站向小山村输电,输送电功率为50 kW,若以1100 V送电,则线路损失为10 kW,若以3300V送电,则线路损失可降为( )A.3.3 kW B.1.1 kW C.30 kW D.11 kW6、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2.0×105 AB.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7、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=380V.(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)8、小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW,输出电压为350 V,输电线总电阻为4Ω,为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%,需在发电机处设升压变压器,用户所需电压为220 V,所以在用户处需安装降压变压器.输电电路图如图所示,求:(1)输电线上的电流.(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比.(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比.。
《高压输电》总结

实际采用几种输电方式
输送功率 100KW以下 几千千瓦 ~几万千瓦 输送距离 几百米以内 几十千米 ~上百千米 送电电压 220V 35kv 或者110kv 220kv或 更高 送电方式 低压送电
五、高压输电全过程;示意图和有关计算
六、电网供电:网络化,国际化。经济、可靠、质量高
课堂练习和课外作业
1、在输送一定功率的电能时,所用电压越高, 导线中的电流越小,由焦耳定律可知,输电导 线上的能量损失跟导线中电流大小的平方成正 比,可见采用高压输电,可大大减少电能输送 过程中的损失。 2、一个电厂的发电机启动后,送出的电能是 恒定的。一批用电户消耗的电能是不稳定的, 供需之间的矛盾常常发生。
5、某发电站采用高压输电向外输送电能。 若输送的总功率为P0,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 ( BC ) A.输电线上的电流I=U/R B.输电线上的电流I=P0/U C.输电线上损失的功率P=(P0/U)2R D.输电线上损失的功率P=U2/R
6、在美丽的松花江畔,位于吉林市南部24公 里处,坐落着我国最早建成的大型水电站—— 丰满发电厂。宏伟的拦江大坝,高耸的输电铁 塔,清丽的湖光山色,构成了一幅极富神韵的 画卷。在丰满发电厂向长春市远距离输电中, 当输送的电功率为P,输送电压为U时,输电 线上损失的电功率是 ,若输送的电功率增加 为4P,而输电线中损失的电功率减为 /4,那 么输电电压应增为( ) A.32U B.16U C.8U D.4U
8、在电能的输送过程中,若输送的电功率一定、 输电线电阻一定时,对于在输电线上损失的电 功率,有如下四种判断中正确的是( CD) A.和输送电线上电压降的平方成反比 B.和输送电压的平方成正比 C.和输送电线上电压降的平方成正比 D.和输送电压的平方成反比 9、现用 220V和11kV种电压来输电,如果输送 的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度 和电阻率都相同,则对应的两种导线横截面积 之比为( D ) A.1:50 B.50:l C.1:2500 D.2500: 1
高中物理选择性必修二学案 第三章第四节 远距离输电

第四节远距离输电[学习目标] 1.知道影响输电中电功率和电压损耗的因素,会计算电功率损耗和电压损耗.2.知道高压交流输电的优点,能利用变压器、电路知识对远距离输电线路进行定量计算.3.了解高压直流输电.一、远距离输电中的电功率和电压损耗1.远距离输电中的电功率损耗P损=P总-P用=I2r.(其中r为输电线电阻)2.远距离输电中的电压损耗U损=U-U用=Ir.(其中r为输电线电阻)二、高压交流输电1.降低输电损耗的两个途径根据P损=I2r,减少电能损耗的方法有两种:(1)减小输电线的电阻:在输电导线长度一定的情况下,为了减小电阻,应当选用电阻率小、横截面积大的导线.(2)减小输电导线中的电流:为了减小输电电流,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电电压.2.高压交流输电(1)基本原理:在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降到所需的电压.(2)输电方案:采用电能输配电网.三、直流输电(1)优点:避免输电线路因电感导致的电能损耗.(2)直流输电示意图.1.判断下列说法的正误.(1)输电线上电功率的损失,与输电线的电阻成正比,与输电线电流的平方成正比.(√)(2)由P =U 2r可知,输电电压越小,输电线上电功率的损失就越小.( × )(3)使用变压器进行远距离输电,用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.( √ ) (4)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.( × )2.输电线的总电阻为R ,输送电功率为P .现用电压U 来输电,输电线上的电流为________,输电线上损失的功率为________.如果用2U 电压来输电,则输电线上的电流为________,输电线上损失的功率为________.两次损失的功率之比为________. 答案 P U P 2R U 2 P 2U P 2R4U 24∶1一、远距离输电中的电功率和电压损耗导学探究 如图1所示,假定发电站输出的电压为U ,输送功率为P ,输电线路中的电流是I ,两条导线的总电阻是r (在图中把导线电阻集中画为r ).那么:图1(1)用户两端的电压是多大?(2)用户得到的电能与发电站输出的电能相等吗?(3)输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式是什么?降低功率损耗有哪些途径?答案 (1)U ′=U -U 损=U -P Ur .(2)不相等,由能量守恒知,发电站输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.(3)由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为电热而损失掉了,这是输电线上功率损失的主要原因. 功率损失表达式:P 损=I 2r =P 2U 2r ,所以降低功率损耗的两个途径为:①减小输电线的电阻r ;②减小输电电流I ,即提高输送电压U . 知识深化1.输电电路的电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值.U 损=U -U ′=Ir =PUr ,其中I 为输电线上的电流,r 为输电线的电阻. 2.输电电路的功率损失(1)远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的电功率P 损=I 2r . (2)若输电线上损失的电压为U 损,则功率损失还可以表示为P 损=U 损2r ,P 损=U 损·I .3.减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻由R =ρlS 可知,距离l 一定时,使用电阻率小的材料,增大导线横截面积可减小电阻.(2)减小输电电流I ,根据I =PU ,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,输电电流可减为原来的1n ,输电线上的功率损失将降为原来的1n2.三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦.(1)若输出的电压为20万伏,则输电线上的电流为多少?(2)在(1)情况下,某处与电站间每根输电线的电阻为10欧,则输电线上损失的功率为多少?它与输出功率的比值是多少?(3)若将输出电压升高至50万伏,输电线上的电流为多少?输电线上损失的功率又为多少?它与输出功率的比值是多少? 答案 (1)2 500 A (2)1.25×108 W 14(3)1 000 A 2×107 W125解析 (1)由P =UI 得I =P U =5×108 W2×105 V=2 500 A(2)输电线上损失的功率P 损=I 2·2r =2 5002×2×10 W =1.25×108 W 损失功率与输出功率之比为P 损P =1.25×108 W 5×108 W=14(3)将输出电压升高至50万伏时,I ′=PU ′=5×108 W 5×105 V =1 000 A输电线上损失的功率P 损′=I ′2·2r =1 0002×2×10 W =2×107 W 损失功率与输出功率之比为P 损′P =2×107 W 5×108 W =125.针对训练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550 kV 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1 100 kV 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( ) A .ΔP ′=14ΔPB .ΔP ′=12ΔPC .ΔU ′=14ΔUD .ΔU ′=12ΔU答案 AD解析 由输电电流I =P U 知,输送的电功率不变,输电电压加倍,输电电流变为原来的12,损耗的电功率ΔP =I 2r ,故输电电压加倍,损耗的电功率变为原来的14,即ΔP ′=14ΔP ;输电线上损失电压为ΔU =Ir ,即输电电压加倍,损失电压变为原来的12,即ΔU ′=12ΔU .故A 、D正确.二、高压交流输电导学探究 某发电站向远处输电的示意图如图2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.图2(1)结合闭合电路的知识,分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n 1、n 2、n 3、n 4线圈的电阻均忽略不计).(2)若两个变压器均为理想变压器,则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系? 答案 (1)第一个回路:P 1=U 1I 1第二个回路:U 2=U 损+U 3,P 2=P 损+P 3=I 22R 线+P 3,I 2=I 3 第三个回路:P 4=U 4I 4(2)U 1U 2=n 1n 2、I 1I 2=n 2n 1、P 1=P 2;U 3U 4=n 3n 4、I 3I 4=n 4n 3、P 3=P 4. 知识深化解决远距离高压输电问题的基本方法1.首先应画出远距离输电的示意图(如图3),并将已知量和待求量写在示意图的相应位置.图32.理清三个回路: 回路1:P 1=U 1I 1回路2:U 2=U 损+U 3,P 2=P 损+P 3=I 22R 线+P 3,I 2=I 3 回路3:P 4=U 4I 4. 3.常用关系(1)功率关系:P 1=P 2,P 2=P 损+P 3,P 3=P 4. (2)电压关系:U 1U 2=n 1n 2,U 2=U 损+U 3,U 3U 4=n 3n 4.(3)电流关系:I 1I 2=n 2n 1,I 2=I 线=I 3,I 3I 4=n 4n 3.(4)输电电流:I 线=P 2U 2=P 3U 3=U 损R 线. (5)输电线上损耗的电功率: P 损=P 2-P 3=I 线2 R线=U 损2R 线=U 损·I 线. (6)输电线上的电压损失:U 损=I 线R 线=U 2-U 3.发电机两端的电压为220 V ,输出功率为44 kW ,输电导线的总电阻为0.2 Ω,如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户,两个变压器均为理想变压器. (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给用户,求用户得到的电压和功率. 答案 (1)见解析图 (2)219.6 V 4.392×104 W (3)180 V 3.6×104 W 解析 (1)线路示意图如图所示:(2)由图可知,升压变压器副线圈两端的输出电压U 2=n 2n 1U 1=2 200 V .根据理想变压器P 入=P 出,则升压变压器副线圈的输出电流I 2=P 出U 2=44×1032 200 A =20 A ,输电线上的功率损耗和电压损失分别为P 损=I 22R 线=202×0.2 W =80 W , U 损=I 2R 线=20×0.2 V =4 V.所以降压变压器原线圈的输入电压和电流分别为 U 3=U 2-U 损=2 200 V -4 V =2 196 V , I 3=I 2=20 A.降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为 U 4=n 4n 3U 3=110×2 196 V =219.6 V ,I 4=n 3n 4I 3=10×20 A =200 A.用户得到的功率为P 4=U 4I 4=219.6×200 W =4.392×104 W. (3)若直接给用户供电, 线路示意图如图所示则输电电流I ′=P U 1=44×103220 A =200 A.输电线路上的电压损失U 损′=I ′R 线=200×0.2 V =40 V. 所以用户得到的电压U 2′=U 1-U 损′=220 V -40 V =180 V. 用户得到的功率为P ′=U 2′I ′=180×200 W =3.6×104 W.针对训练2 (多选)如图4所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V ,输出的电功率为50 kW ,用总电阻为3 Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220 V 供用户使用(两个变压器均为理想变压器).对整个送电过程,下列说法正确的是( )图4A .输电线上的损失功率为300 WB .升压变压器的匝数比为1∶100C .降压变压器的输入电压为4 970 VD .降压变压器的匝数比为100∶1 答案 AC解析 输电线上的损失功率为P 损=P ×0.6%=50 kW ×0.6%=300 W ,A 项正确;输电线上的电流为I 2=P 损R=3003 A =10 A ,升压变压器副线圈两端的电压为U 2=P I 2=50×10310V =5×103 V ,由U 1U 2=n 1n 2得,n 1n 2=110,B 项错误;输电线上损失的电压为U 损=I 2R =10×3 V =30 V ,降压变压器输入电压为U 3=5 000 V -30 V =4 970 V ,C 项正确;由U 3U 4=n 3n 4得n 3n 4=49722,D 项错误.1.(输电线路的功率损耗)(多选)在远距离输电时,输送的电功率为P ,输电电压为U ,所有输电导线的电阻率均为ρ,横截面积均为S ,两地的距离为L ,输电线上损耗的电功率为P 1,用户得到的电功率为P 2.下列关于P 1和P 2的表达式中正确的是( ) A .P 2=P (1-2PρLU 2S )B .P 2=P -U 2S2ρLC .P 1=2P 2ρLU 2SD .P 1=U 2SρL答案 AC解析 输电线上的电流I =P U ,输电导线的电阻R =2ρLS ,输电线上损耗的电功率为P 1=I 2R =2P 2ρL U 2S,用户得到的电功率为P 2=P -P 1=P ⎝⎛⎭⎫1-2PρL U 2S ,故A 、C 正确. 2.(输电线路的电压损耗和功率损耗)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2×105 A B .输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC .输电线上损失的功率为P 损=U 2r ,U 为输电电压,r 为输电线的电阻D .输电线上损失的功率为9×107 kW 答案 B解析 由P =IU 得用500 kV 电压输电时输电线上输送的电流I =P U =3×1095×105 A =6×103 A ,故A 错误;由U 损=Ir 得输电线上的电压损失U 损=6×103×2.5 V =15×103 V =15 kV ,故B 正确;输电线上损失的功率为P 损=U 损2r ,U 损为输电线上损失的电压,故C 错误;输电线上损失的功率P 损=I 2r =(6×103)2×2.5 W =9×107 W ,故D 错误.3.(远距离高压输电的分析与计算)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为500 kW ,升压变压器原线圈两端的电压为500 V ,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1.5 Ω,降压变压器的输出电压为220 V ,不计变压器能量损耗,求: (1)升压变压器副线圈两端的电压;(2)输电导线上的功率损失及用户得到的功率; (3)降压变压器原、副线圈的匝数比.答案 (1)2 500 V (2)60 kW 440 kW (3)10∶1 解析 输电线路原理图如图所示(1)根据U 1U 2=n 1n 2可知,升压变压器副线圈两端的电压U 2=n 2U 1n 1=2 500 V.(2)输电导线上的电流 I 2=P 2U 2=P 1U 2=200 A 输电导线上的功率损失P 损=I 22r 线=60 kW用户得到的功率P 用=P 1-P 损=440 kW (3)输电导线上损失的电压 U 损=I 2r 线=300 V降压变压器原线圈两端的电压 U 3=U 2-U 损=2 200 V降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3n 4=U 3U 4=10∶1.考点一 远距离输电中的电压损耗和功率损耗1.下列关于减少远距离输电导线上热损耗的说法中,正确的是( )A .因为热功率P =U 2R ,所以应降低输电电压,增大输电导线的电阻,才能减少输电导线上的热损耗B .因为热功率P =IU ,所以应采用低电压、小电流输电,才能减少输电导线上的热损耗C .因为热功率P =I 2R ,所以可采用减小输电线电阻或减小输电电流的方法来减少输电导线上的热损耗D .以上说法均不正确 答案 C2.远距离输送一定功率的交流电,若输电电压提高到原来的n (n >1)倍,则( ) A .输电线上的电压损失增大 B .输电线上的功率损失增大 C .输电线上的电压损失不变D .输电线上的功率损失减小为原来的1n 2答案 D解析 在输送功率一定时,由I =PU 知,输电电压提高到原来的n 倍,则输电电流变为原来的1n ,根据U 损=Ir 可知输电线上的电压损失减小为原来的1n,A 、C 错误.由P 损=I 2r ,输电线上的功率损失减小为原来的1n2,B 错误,D 正确.3.(多选)供电电路电源的输出电压为U 1,线路导线上的电压为U 2,用电器得到的电压为U 3,导线中电流为I ,线路导线的总电阻为R ,若要计算线路上的损失功率,可用的公式有( ) A.U 12R B .I (U 1-U 3) C .I 2RD.U 22R答案 BCD解析 U 1不等于线路导线上的电压,A 错误;线路导线上的电压为U 2=U 1-U 3,导线中电流为I ,线路上的损失功率P =U 2I =I (U 1-U 3),B 正确;导线中电流为I ,线路导线的总电阻为R ,线路上的损失功率P =I 2R ,C 正确;线路导线上的电压为U 2,线路导线的总电阻为R ,线路上的损失功率P =U 22R,D 正确.4.输电线的电阻为r ,输送的电功率为P ,用电压U 输送电能,则用户得到的功率为( ) A .P B .P -P 2rU 2C .P -U 2rD.P 2U2r 答案 B5.用户与发电厂相距L ,输电线上的电流为I ,为使输电线上的电压损失不超过U ,已知输电线的电阻率为ρ,那么输电线的横截面积最小值应是( ) A.ρLI U B.2ρLI U C.U ρLI D.2UI ρL 答案 B解析 根据欧姆定律得R =U I ,根据电阻定律得R =ρl S ,又l =2L ,解得S =2ρLI U .故B 项正确,A 、C 、D 项错误.6.降雪很大时,高压线上冻起厚厚的冰霜,导致部分电线负重增大而断裂,有人想出了通过增大输电线上损耗功率来融冰的方案.假设输电电压是220 kV ,当输送功率保持不变时,为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍,输电电压应变为( ) A .55 kV B .110 kV C .440 kV D .880 kV 答案 B解析 根据输电功率公式P =UI 和损耗功率公式P 损=I 2R 线,有P 损=(PU)2R 线,要使P 损增大为原来的4倍,则在P 和R 线不变的情况下,可使输电电压U 变为原来的12,所以输电电压应变为110 kV ,故B 正确,A 、C 、D 错误. 考点二 电网输电7.(多选)如图1所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U ,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I 2.则( )图1A .用户端的电压为I 1U 1I 2B .理想变压器的输入功率为I 12rC .输电线路上损失的电功率为I 1UD .当用户消耗的功率增大时,输电效率将下降 答案 AD解析 根据变压器原理:U 1I 1=U 2I 2,得U 2=I 1U 1I 2,A 正确;理想变压器的输入功率为U 1I 1=UI 1-I 12r ;输电线路上损失的电功率为I 12r ,B 、C 错误;设发电厂的输出功率为P ,输电效率η=P -(P U )2rP ×100%=(1-PrU 2)×100%,当用户消耗的功率增大时,输电线上的电流增大,发电厂的输出功率P 增大,η减小,D 正确.8.(多选)如图2所示为远距离输电示意图,线路总电阻为r ,发电厂输出电压不变,三个回路的电流依次为I 1、I 2、I 3,两变压器均为理想变压器,左侧变压器输入电压为U 1,输出电压为U 2;右侧变压器输入电压为U 3,输出电压为U 4,以下选项正确的是( )图2A .若用户消耗的功率增大,I 2随之增大B .若用户消耗的功率增大,U 4随之增大C .U 2=U 3+I 2rD .U 1I 1=I 22r +U 4I 3 答案 ACD解析 若用户消耗的功率增大,则I 3会变大,由变压器匝数比等于电流比的倒数可知,I 2随之增大,输电线电阻r 上的电压变大,则U 3减小,U 4减小,选项A 正确,B 错误;由串联电路的特点可知:U 2=U 3+I 2r ,选项C 正确;由能量关系可知:U 1I 1=I 22r +U 3I 2=I 22r +U 4I 3,选项D 正确.9.(多选)如图3为远距离输电的示意图,若电厂的输出电压u 1=2202sin 100πt (V),则下列表述正确的是( )图3A .U 1<U 2,U 3>U 4B .U 1=220 VC .若U 2提高为原来的10倍,输电线上损失的功率为原来的1100D .用户得到的交变电流频率为25 Hz 答案 ABC解析 电厂发出的电,经过升压变压器升压,后经过降压变压器降压输送给用户,所以U 1<U 2,U 3>U 4,选项A 正确;根据正弦式交变电流的有效值与最大值的关系,可知U 1=22022 V =220 V ,选项B 正确;若U 2提高为原来的10倍,则输电电流为原来的110,根据P 损=I 2R 线可知,输电线上损失的功率为原来的1100,选项C 正确;输电过程中交变电流的频率不变,所以用户得到的交变电流的频率仍为50 Hz ,选项D 错误.10.(多选)图4为某小型电站高压输电示意图.发电机输出功率恒定,升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U 1和U 2.下列说法正确的是( )图4A .采用高压输电可以增大输电线中的电流B .升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2=U 1U 2C .输电线损耗的功率为U 22rD .将P 上移,用户获得的电压将增大 答案 BD解析 发电机输出功率恒定,根据P =UI 可知,采用高压输电可以减小输电线中的电流,故A 错误;升压变压器原、副线圈匝数比等于输入电压和输出电压比,则n 1n 2=U 1U 2,故B 正确;输电线损耗的功率为P 损=(PU 2)2r ,故C 错误;将P 上移,降压变压器的原线圈匝数减少,由变压器的电压与匝数的关系可知,用户获得的电压将增大,故D 正确.11.如图5所示为远距离输电示意图,电厂的发电机输出功率为100 kW ,输出电压U 1=500 V ,升压变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2=1∶20,输电线电阻为40 Ω,用户需要的电压U 4=220 V ,变压器均为理想变压器.则( )图5A .输电线上的输送电流为250 AB .输电线上损失的电压为280 VC .输电线上损失的电功率为4 kWD .降压变压器的原、副线圈的匝数比为n 3∶n 4=48∶11 答案 C解析 根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比,得U 1U 2=n 1n 2,所以U 2=U 1·n 2n 1=10 000 V ,发电机的输出功率为100 kW ,所以有P 2=P 1=100 kW ,输电线中电流为I 2=P 2U 2=10 A ,选项A 错误;输电线上的电压损失U ′=I 2r =400 V ,选项B 错误;输电线上损失的电功率为P ′=I 22r =4 kW ,选项C 正确;U 3=U 2-U ′=9 600 V ,降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3n 4=U 3U 4=48011,选项D 错误.12.如图6所示,某学校有一台应急备用发电设备,内阻不计.升压变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2=1∶4,降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3∶n 4=4∶1,输电线总电阻为r =4 Ω,其他导线电阻可忽略不计.全校有22间教室,每间教室安装“220 V 40 W ”的电灯6盏,要求所有的电灯都正常发光,求:图6(1)输电线上的电流大小; (2)升压变压器的输入电压. 答案 (1)6 A (2)226 V解析 (1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P 总=40×6×22 W =5 280 W =P 4 由于灯正常发光,故降压变压器副线圈两端的电压U 4=220 V 所以降压变压器原线圈两端的电压为 U 3=n 3n 4U 4=41×220 V =880 V则输电线上的电流为I 线=P 3U 3=P 4U 3=5 280880 A =6 A(2)输电线上损失的电压为U 损=I 线r =6×4 V =24 V 则升压变压器副线圈两端的电压为 U 2=U 3+U 损=880 V +24 V =904 V 则升压变压器原线圈两端的电压为 U 1=n 1n 2U 2=14×904 V =226 V.13.风力发电作为新型环保能源,近年来得到了快速发展,如图7所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW ,输出电压是250 V ,用户需要的电压是220 V ,输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,求:图7(1)画出此输电线路的示意图;(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;(3)用户得到的电功率.答案(1)见解析图(2)1∶20240∶11(3)96 kW解析(1)输电线路示意图如图所示(2)输电线因发热而损失的功率为P损=P×4%=100 kW×4%=4 kW.输电线电流I2=P损R线=4×10310A=20 A.升压变压器输出电压U2=PI2=100×10320V=5×103 V.升压变压器原、副线圈匝数比:n1 n2=U1U2=250 V5 000 V=120.输电线上电压损失U损=I2R线=20×10 V=200 V. 降压变压器原线圈两端电压U3=U2-U损=4 800 V.降压变压器原、副线圈匝数比:n3 n4=U3U4=4 800 V220 V=24011.(3)用户得到的电功率P用=P-P损=96 kW.。
远距离输电问题

1、输入功率和输出功率相等:P1=P2 2、变压比:U1/U2=n1/n2
3、电流比:I1/I2=n2/n1
一、远距离输电问题的提出: 如何减少输电过程中能量的损失,是远距离输电 过程中要讨论和解决的中心问题。
二、远距离输电
1.电路损失
(1)功率损失:设输电电流为I,输电线的电阻 I2R 为R,则功率损失为ΔP=_____. (2)电压损失:ΔU=_____. IR
D、若在导线上损失的功率相同,输电线的截面积之比为104:1
[ B
D
]
4、输送功率为P、输电电压为U、输电线电阻为R、用户 的电压为U0,则: A、输电线损失的功率为(P/U)2R B、输电线损失的功率为(U-U0)2 /R C、用户得到的功率为U02/R
D、用户得到的功率为PU0/U
[ A B D ]
8、某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电, 当发电厂输出的功率为P0时,额定电压为U的用电设 备消耗的功率为P1,若发电厂用一台升压变压器T1先 把电压升高,仍通过原来的输电线供电,到达用电设 备所在地,再通过一台降压变压器T2把电压降到用电 设备的额定电压,供用电设备使用。这样改动后,当 发电厂输出的功率仍为P0时,用电设备可获得的功率 增加至P2。试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈 的匝数比N1/N2以及降压变压器T2的原副线圈的匝数 比n1/n2各为多少?
6、有条河流,流量Q=2m3/s,落差h=5m,利用其发电, 若发电机总效率为50%,输出电压为240V,输电线总 电阻为R线=30欧,允许损失的功率为输出功率的6%, 为满足用电要求: (1)则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器 的匝数比各是多少? (2)能使多少盏“220V,100W”的电灯正常发光?
4.3电能的远距离传输课件(鲁科版)

第4章 远距离输电
A.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减小
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第4章 远距离输电
解析:选 C.升压变压器的输出电压由发电厂 的输出电压决定,A 错误.发电厂输出功率 增大,而输出电压不变,所以升压变压器的 输入电流增大,由I1=n2知,升压变压器输出
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第4章 远距离输电
(2)减小输电电流 I 因为 I=UP,所以在输送电功率 P 不变的前提 下,提高输电电压 U 是有效措施.
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第4章 远距离输电
3.输电线路上的电功率损失 一般输电导线都有电阻,因此当电能通过输 电导线送向远方时,电流流过输电导线,因 输电导线有电阻而发热,从而损失电功率. 设输电电流为I,输电导线电阻为R,则输电 导线上的功率损失P损=I2R.
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第4章 远距离输电
(3)提高输电电压 U:在输送功率 P 和输电导 线电阻 R 一定的条件下,输电电压提高到原
来的 n 倍,据 P 损=UP 2·R 知,输电线路上
的功率损耗将降为原来的n12. 根据以上分析知,采用高压输电是减小输电 线路上功率损耗最有效、最经济的措施.
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第4章 远距离输电
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第4章 远距离输电
2.现代供电系统把许多发电站连为一体,构 成庞大的交流输电网,这就要求电网中的每 台发电机发出的交流电并网时必须做到同步, 即交变电流的__频__率__必须相同.并联输电线 中的交变电流的_相__位__必须相同.
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第4章 远距离输电
3.基本环节: 发电厂(站)
9.8×104 35
高中物理之电能的输送(远距离输电)知识点

高中物理之电能的输送(远距离输电)知识点1电路中电能损失电线上的功率损耗为P=I2R①可以通过两个途径减小输电损失。
减小输电线的电阻,应选用电阻率小的金属材料,还要尽可能的增大导线的横截面积。
②减小输电线中的电流。
,U必须是降在导线上的电压,电压不能用输电电压来计算。
2远距离输电一定要画出远距离输电的示意图来,包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。
并按照规范在图中标出相应的物理量符号。
一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为也应该采用相应的符号来表示。
从图中应该看出功率之间的关系是电压之间的关系电流之间的关系可见其中电流之间的关系最简单,中只要知道一个,另两个总和它相等。
因此电流往往是这类问题的突破口。
输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。
分析和计算时都必须用,而不能用。
分析输电线上的功率损失,由此得出结论:⑴减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积,当然选择前者。
⑵若输电线功率损失已经确定,那么升高输电电压能减小输电线截面积,从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥,还能少占用土地。
需要引起注意的是课本上强调: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。
规律方法一、解决变压器问题的常用方法解题思路1电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=……解题思路2功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P入=P出,即P1=P2;当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+……解题思路3电流思路.由I=P/U知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+……解题思路4(变压器动态问题)制约思路(1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时,输出电压U2由输入电压决定,即U2=n2U1/n1,可简述为“原制约副”。
2022秋新教材高中物理第三章交变电流第四节远距离输电课件粤教版选择性必修第二册

【重难释解】
2.基本关系式 (1)功率关系
P1=P2,P3=P4,P2=ΔP+P3。
(2)电压、电流关系 UU12=nn12=II12,UU34=nn34=II43 U2=ΔU+U3,I2=I3=I 线。
(3)输电电流:I 线=UP22=UP33=ΔRU线 。 (4)输电线上损耗的电功率:ΔP=I 线 ΔU=I 线 2R 线=UP222R 线。 3.远距离输电问题的分析方法
②减小输电电流 I:根据 I=UP,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,根据 P 损=UP2R 知,输电线上的功 率损耗将降为原来的n12。
典例1 某变电站用220 V的电压输电,导线上损失的功率为输送功率的20%。 若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%,则输电电压应为多少?
核心素养点击
第四节 远距离输电
(1)了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径。 物理观念
(2)了解高压交流输电、高压直流输电的概念。 (1)会用相关知识解释实际的输电问题。 科学思维 (2)通过建立远距离输电模型的过程,体会建立模型的思维方法。
科学探究 利用模型解决远距离输电问题。
科学态度 理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素,知道电网 与责任 供电是远距离输电的重要发展。
(完整版)《高压输电》PPt

如何减小输电线上的功率损失 P=I2R
二.降低导线的电阻 *缩短距离-不可能
*选用导电性能好的材料作导线。
(一般用铝或铜)
*增大导线的横截面-多种困难
R=ρ
L S
缺陷分 析
*实际是多股绞线拧成的,中心 是钢线,它的机械强度大,不 易拉断;钢线周围是铝线,不 仅导电性能好,而且密度小, 使输电线不致太重
3.5《高压输电》
为了合理利用能源,发电站要建在靠近这些能源 地方
火力发电站
风力发电站
水利发电站
大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
新疆风力发电
而用电的地方却分布很广:
一、远距离输电 1、面临的问题电流流过输电导线时,由于电流
的热效应,必然有一部分电能转化成热而损 失掉。 2、发热损失电能的计算:P损=I2R 3、减小输电线上电能损失的办法:
演示实验二:开关断开时的自感现象
按图连接电路。开关 闭合时电流分为两个 支路,一路流过线圈L, 另一路流过灯泡A。 灯泡A正常发光 把开关断开,注意观 察灯泡亮度
演示实验二:开关断开时的自感现象
要求: 线圈L的电阻较小
现象:开关断开时,灯A先更 亮后再熄灭
分析:电路断开时,线圈中的 电流减小而导致磁通量发生变 化,产生自感电动势阻碍原电 流的减小,L中的电流只能从 原值开始逐渐减小,S断开后, L与A组成闭合回路,L中的电 流从A中流过,所以A不会立即 熄灭,而能持续一段发光时 间.
三、涡流及其应用
1.变压器在工作时,除了在原、副线圈产生感应电动 势外,变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。
一般来说,只要空间有变化的磁通量,其中的导体 就会产生感应电流,我们把这种感应电流叫做涡流
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教学过程
一、复习预习
理想变压器的特点及规律
1.理想变压器的特点
2.电动势关系
3.电压关系
4.功率关系
5.电流关系
理想变压器的制约关系和动态分析1 .电压制约 2 .电流制约
3 .负载制约
4 .对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
二、知识讲解
课程引入:
I表示输电线上的电能从发电厂到远方用户的传输过程,可用下图表示,其中r表示输电线的总电阻,
电流.用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗?
考点/易错点1 输电线上的电压损失和功率损失
1.输电电流
P 输电电压为U,输电功率为P,则输电电流I =
2 .电压损失
输电线始端电压U与输电线末端电压U '的差值.
△U = U —U'4R.
3.功率损失
远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的电功率
(1)^P= I2R
(2)^P= I △U
△U2
(3) ^P=
其中I为输电电流,R为输电线的电阻,A U为输电线上损失的电压.
特别提醒:(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U,损失电压是指降落在输电线路上的电压 A U =IR.
(2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率,损失功率是输电线上消耗的功率.
考点/易错点2远距离输电电路的分析与计算
2. 分析三个回路,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,联系各回路的桥梁是变压器.
3. 综合运用下面三方面的知识求解
(1)能量守恒
P = U 1I 1 = U 2I 2 = P 用户+ A P
A P = I 2r P 用户=U 3I 3 = U 4I 4. 1.解决远距离输电问题时, 应首先画出输电的电路图. h
—
o ~ 01
发电厂
U 2
Pm 如图所示.
汇I T
⑵电路知识:U2 = A U + U3 A U = I2r.
U i I2 n i U3 I4 n3
⑶变压器知识:U
2 I i n2 U4 I
3 n4
二、例题精析
【例题1】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()
A .使输电线粗一些B.减小输电线长度
C.减少通电时间 D .采用高压输电
【答案】D
【解析】从造成电能损失的原因分析,要减少电能损失,需要减小电阻、减小输电电流,减小电阻已达到目前技术的极限了,因此,应当采用高压输电,减小输电电流.故选 D.
【例题2]某小型水电站的电能输送示意图如下,发电机的输出电压为220 V ,输电线总电阻为r, 升压变压器原副线圈匝数分别为n i、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
A. —>
n i n4
n2 n3
B.—v
n i n4
C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D .升用屯器
压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
【答案】AD
【解析】由于输电线上的电阻,所以考虑到电压损失,则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的
n2 n3 输入电压,根据变压器的电压与匝数之比的关系,可知要让用电器正常工作,必须有>—,A正确,
n i n4
B、C错误;考虑到输电线上也有电功率的损失,可知D也正确.故选AD.
【例题3】为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )
A .输电电流为3I B.输电电流为9I
1
C.输电电压为3U D .输电电压为;U
3
【答案】AD
【解析】输电线上的热耗功率P线=I2R线,热耗功率由P变为9P,则电流I变为3I,选项A正确.输
1
电功率P不变,由P= UI,电流变为3I,输电电压为—U,选项D正确.
3
【例题4】输送4.0 X106W的电能,若发电机输出电压为2 000 V,选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm 2的铜导线,把电能送到400 km远处,线路损耗的功率为5.0 X105W .求:
(1)应选用匝数比为多少的升压变压器;
⑵若已知铜的电阻率p= 1.7 X10 -8 Q m,在用户方使用降压变压器,其原线圈两端的电压为多大.
R为线路总电阻,两条导线总电阻R
因为P输入=P输出,所以在升压变压器副线圈两端的电压为
P2 n i U i 1
U2 = = 3.2 X104V 故一=—=—.
I n2 U2 16
⑵设U2 '为降压变压器原线圈两端的电压,则
U22 = U2 —IR 线=2.8 X104V.
四、课程小结
输电线上的电压损失和功率损失
1.输电电流
2 .电压损失
3.功率损失
远距离输电电路的分析与计算综合运用下面三方面的知识求解
(1)能量守恒
(2)电路知识
⑶变压器知识。