2017_2018学年高中物理第五章交变电流第5节电能的输送教学案新人教版
最新-高中物理 5电能的输送教案 新人教版选修3 精品
5 电能的输送教学设计(一)整体设计教学分析应使学生明确，电能的输送是一个理论性和技术性都很复杂的系统工程，属于电力工程学科的一个分支。
我们在高中仅仅对它做一个初步的了解，教学中要围绕输送电能的基本要求：“可靠”“保质”“经济”展开。
第一，怎样减少电能的损失？这是理解如何确保“经济”这一基本要求的关键问题。
教材是通过“思考与讨论”栏目，将输电过程简化，根据学生的实际情况，引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论。
第二，怎样既“经济”又“保质”地将电能送到用户？也就是如何才能做到既没有太大的电能损失又保证各种用电设备正常工作。
一方面要使学生知道交流远距离输电的基本方式：低压发电→高压输电→低压用电。
另一方面要使学生了解变压器在输电过程中的重要作用，再次体会交流电的优点所在。
第三，还应该指出输电电压不是越高越好，要综合考虑各种因素，防止看问题片面化和绝对化。
教学目标1．知道“便于远距离输送”是电能的优点。
2．知道电能输送过程中有功率损失和电压损失，理解降低这两种损失的途径。
3．知道输电过程的几个环节，并能够画出示意图，根据示意图会进行简单的计算。
4．了解电网供电的优点。
5．了解输电的新技术。
教学重点难点1．理解高压输电是减少功率损失和电压损失的切实可行的措施。
2．输电过程示意图中各物理量之间的关系。
3．区别输电线上损失的功率和输电功率；输电线上损失的电压和输电电压。
4．利用输电过程示意图进行简单的计算。
教学方法与手段自学、讨论、交流、演示实验。
课前准备教学媒体可变变压器、3.8 V小灯泡一只、开关一个、学生电源一个、定值电阻一个、导线若干。
知识准备复习电功率、闭合电路欧姆定律、欧姆定律等知识。
教学过程(本文课件见http：///？action＝copyright！show&id＝1826)主要教学环节与事件：分任务、师生活动、设计说明。
导入新课[事件1]教学任务：创设情境，导入新课。
江苏省东台市高中物理第五章交变电流5.5电能的输送导学案新人教版
5.5 电能的输送班级姓名， 1课时使用时间一、学习目标1．了解从变电站到用户的输电过程。
知道远距离输电时应用高电压的道理。
2．引导学生积极主动探究，发现问题，解决问题，在学习知识的同时获得一定的成就感。
3．知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关，知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行简单定量计算。
重点．输电线上损失电能的原因和输电线上损失的电能的计算。
难点．输电系统的“输电电压”、“用户得到的电压”和输电线上“损失的电压”三者的区别与联系。
二、自学检测1、电功率损失和电压损失⑴功率损失：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。
出现功率损失。
△P= 。
⑵、电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R上消耗部分电压。
△U= 。
2、减少功率损失和电压损失的方法：⑴、⑵、3、高压输电网络及各物理量间关系：①、输电电流：I2升压变压器②、输电导线损失的电功率：P损=③、输电导线损失的电压：U损=三、合作探究任务一、输送电能的基本要求用导线把电源和用电设备连起来，就可以输送电能，这是电能的一个突出优点。
输送电能的基本要求是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地，电能损耗少。
任务二、输电线上的功率损失一）输电线上的功率损失1.输电线上有电阻R，由电阻定律知R=__________，当l很长时，R很大，设输电线中电流为I，则电线中电阻将消耗功率ΔP，ΔP=_________，可见ΔP会很大．2．减小输电线上功率损失的方法（1）减小输电线上的电阻：即_________导线横截面积和用电阻率ρ_________的材料，这种方法在实际生产中效果有限．（2）减小输电电流，在输出功率不变时，由P=_________知可提高_________来减小I ．二．输电线上的电压损失1、输电线上电阻两端电压ΔU=_________，这样用户得到电压U ′=_________，即ΔU=_________是导线中电压损失．2．减小输电线上的电压损失的方法（1）减小输电线上的电阻：可用横截面积_________的导线和ρ较_________的材料．但横截面积不能无限增大．（2）减小输电电流（ 同上）．总之，在远距离输电时必须采用_________电压，以减小输出_________，减小功率损失和电压损失．任务 三、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，在用电区域通过__________变压器降到所需的电压。
高中物理《交变电流---电能输送》优质课教案、教学设计
教学设计1.引入新课讲述：前面我们学习了电磁感应现象和发电机，通过发电机我们可以大量地生产电能。
比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能转化为电能，发电功率可达271.5 万千瓦，这么多的电能当然要输到用电的地方去，今天，我们就来学习输送电能的有关知识。
板书：〈第五节电能的输送〉2.进行新课(1)输送电能的过程提问：发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？如：葛洲坝电站发出的电是怎样输到武汉、上海等地的呢？很多学生凭生活经验能回答：是通过电线输送的。
在教师的启发下学生可以回答：是通过架设很高的、很粗的高压电线输送的。
出示：电能输送挂图，并结合学生生活经验作介绍。
板书：〈1．输送电能的过程：发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位。
〉(2)远距离输电为什么要用高电压？提问：为什么远距离输电要用高电压呢？学生思考片刻之后，教师说：这个实际问题就是我们今天讨论的重点。
板书：〈2．高压输电的道理〉分析和讨论的思路是：输电→导线（电阻）→发热→损失电能→减小损失。
讲解：输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略。
列举课本上的一组数据。
电流通过很长的导线要发出大量的热，请学生计算：河南平顶山至湖北武昌的高压输电线电阻约400 欧，如果通的电流是1 安，每秒钟导线发热多少？学生计算之后，教师讲述：这些热都散失到大气中，白白损失了电能。
所以，输电时，必须设法减小导线发热损失。
提问：如何减小导线发热呢？分析：由焦耳定律Q=I2Rt，减小发热Q 有以下三种方法：一是减小输电时间t，二是减小输电线电阻R，三是减小输电电流I。
提问：哪种方法能被实际使用呢？讨论：第一种方法等于停电，没有实际价值。
第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难。
适用的超导材料还没有研究出来。
排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了。
从焦耳定律公式Q=I2Rt 可以看出，第三种办法是很有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一。
高中物理 第五章 交变电流 5.5 电能的输送教案 新人教版选修3-2(2021年整理)
安徽省长丰县高中物理第五章交变电流5.5 电能的输送教案新人教版选修3-2
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电能的输送
采用高压输电。
在输电电流一定的情况下，线
路电阻减为原来的一半，线路中损耗的功率减为原
来的21。
在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，
线路中的电流减为一半,而损耗的功率减为原来的
41
.
7、大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要
求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的
要求,怎么办?
在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处
用降压变压器降低电压。
投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离
高压输电的原理。
如下图所示.
设发电机的输出功率为P ，则功率损失为
ΔP =I 22
R
用户得到的功率为P 用=P -ΔP 。
输电线路上的电压损失为：ΔU =I 2R ，则U 3=U 2—
ΔU 。
8、目前,我国常用的远距离输电采用的电压有哪几
种?。
2017_2018学年高中物理第五章交变电流第5节电能的输送教学案新人教版选修3_2
第5节 电能的输送1.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。
2．根据P 损＝I 2r 可知，减小输电线上的功率损失有两个途径：一是减小输电线的电阻，二是减小输电电流。
3．在输送功率一定时，提高输送电压，可以减小输电电流。
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：指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——电压和频率稳定。
(3)经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
2．降低输电损耗的两个途径要减少输电线路上的功率损失，由公式P 损＝I 2R 线知，必须减小输电线电阻或减小输电电流。
(1)要减小电阻，从R ＝ρlS看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体。
(2)从公式P ＝IU 来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压。
前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。
3．高压输电(1)现代远距离输电都采用高压输电。
目前我国远距离送电采用的电压有110 kV,220 kV,330 kV ，输电干线已采用500 kV ，西北电网甚至达到750 kV 。
(2)高压输电并不是越高越好。
电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。
(3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济等要求选择合适的电压。
二、电网供电1．远距离输电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．电网通过网状的输电线、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输电网络。
3．电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。
(2)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。
1．自主思考——判一判(1)仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少。
高中物理第五章交变电流第五节电能的输送学案新人教选修
第五节电能的输送【学习目标】1．掌握远距离输电的原理，能熟练计算电压损失和功率损失2．会分析计算输电过程的电压损失和功率损失3．能理解远距离输电原理图，并能叙述远距离输电的过程【新知预习】1．输送电能的基本要求(1)可靠：保证供电线路可靠地工作，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，电能少。
2．降低输电损耗的两个途径(1)要减少输电线路上的电压损失，由公式U损＝IR线知，必须减小电阻或减小电流。
①要减小电阻，从R＝ρl/s看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的，这与节约相悖，当然也给铺设线路带来困难；还可以选用较小的导体。
②从公式P＝IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高。
(2)减少输电导线上的功率损耗，由P损＝I2R线可知，具体的方法有：①减小输电导线的，如果采用电阻率相同的材料，可加大导线的。
②提高，减小。
前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。
【导析探究】导析一：.功率损失和电压损失情景：如图，输送10KW的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω。
问题1：输电导线中的电流？输电线中损失的电压是多少？用户得到的电压是多少？输电线损失的功率是多少？用户得到的功率是多少？问题2：在输送电流一定的情况下，输电线的总电阻变为原来的一半，损失的电压和功率分别是原来的几分之几？问题3：在输电线的总电阻一定的情况下，输电线的电流变为原来的一半，损失的电压和功率分别是原来的几分之几？例1.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，则正确的是（）A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电流变为原来的1/nC．输电线上的电压损失变为原来的1/n D．输电线上的电功率损失变为原来的1/n2例2.下列关于减小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=U2/R，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。
高中物理第五章交变电流5.5电能的输送知识要点归纳学案新人教版选修3_20307442.doc
5.5电能的输送知识要点归纳【要点梳理】要点一、输电导线上的电功率损失 1．损失电能的分析任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方时，电阻发热而损失电功率。
设输电电流为I ，输电线电阻为R ，则输电线上的功率损失为2P I R =损。
设输送电功率为P ，输电电压为U ，输电线的总长度为L ，横截面积为S ，电阻率为ρ，则输电电流P I U =，输电线电阻为LR Sρ=。
输电线上的功率损失可表示为2P L P U S ρ⎛⎫∆=⋅ ⎪⎝⎭。
2．输送电能的基本要求（1）可靠：保证供电线路正常工作。
（2）保质：保证供电质量——电压、频率要稳定。
（3，经济：线路建设和运行的费用低——能耗少、电价低。
3．减小输电线上功率损失的方法 （1）减小输电线的电阻R①减小输电线长度L ：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小L 来减小R 。
②减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。
③增大导线的横截面积S ：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。
（2）减小输电电流，①减小输送功率P ：由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电线上的功率损失。
②提高输电电压U ：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，输电线上的功率损失降为原来的21n 倍。
采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。
要点二、输电线上的电压损失1．电压损失U ∆：输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在导线上产生电势降落，致使输电线路末端的电压U＇比起始端电压U低，差值U U U∆=－＇称为输电线路上的电压损失。
2．造成电压损失的因素（1）输电线有电阻造成电压损失。
（2）输电线的感抗和容抗造成电压损失。
要点诠释：高中阶段在计算中只考虑输电线电阻所造成的电压损失。
3．减少输电线路上电压损失的方法（1）减小输电线路电阻用增大输电导线横截面积来减小电阻，对低压照明电路有效，在高压线路中，因容抗和感抗造成的电压损失比电阻造成的还要大，故这种方法对高压输电效果不佳。
2017_2018学年高中物理第5章交变电流5电能的输送同步备课教学案新人教版选
5 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.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.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．一、降低输电损耗的两个途径[导学探究] 如图1所示，假定发电厂输出的电压为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)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(2)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)不相等，由能量守恒知，发电厂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．(2)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：ΔP＝I2r＝P2U2r，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.[知识梳理] 减小输电线损耗的方法：(1)电压损失：输电线始端电压U与末端电压U′的差值ΔU＝U－U′＝IR.(2)功率损失：电流的热效应引起功率损失ΔP＝I2R.(3)减少电压、功率损失的方法：①减小电阻：由R＝ρlS可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻．②提高输送电压：由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流，即采用高压输电．[即学即用] 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，输电线上的损失就越小．( )(3)由P ＝I 2r 可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失．( ) (4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的．( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ 二、远距离输电电路中的各种关系[导学探究] 某发电站向远处送电的示意图如图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＝ΔU ＋U 3，P 2＝ΔP ＋P 3＝I 2线R ＋P 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. [知识梳理] 远距离输电过程的几个基本关系：(1)功率关系：P 1＝P 2，P 2＝P 线＋P 3，P 3＝P 4，P 线＝I 2ΔU ＝I 22R . (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4，U 2＝U 3＋ΔU . (3)电流关系：n 1I 1＝n 2I 2，n 3I 3＝n 4I 4，I 2＝P 2U 2＝P 3U 3＝ΔUR.[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)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．( ) (2)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．( )(3)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率比电厂发出的交流电的频率小得越多．( )(4)远距离输电时，输送电压越高越好．( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×一、输电线上功率损失的计算输电线路上的功率损失，主要是输电线电阻发热造成的损失．常用计算公式： (1)ΔP ＝I 2R 其中I 为输电线路上的电流．(2)ΔP ＝ΔU ·I 或ΔP ＝ΔU2R，其中ΔU 为输电线上的电压损失．例1 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)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？它占输出功率的几分之几？(3)若将电压升高至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？它占输出功率的几分之几？答案 (1)2 500 A (2)1.25×108W 14(3)1 000 A 2×107W125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ΔP ＝I 2·2r ＝2 5002×2×10 W＝1.25×108W 损失功率与输出功率之比为ΔP P ＝1.25×108W 5×108W ＝14(3)将电压升高至50万伏时，I ′＝P U ′＝5×108 W5×105 V＝1 000 A输电线上损失的功率ΔP ′＝I ′2·2r ＝1 0002×2×10 W＝2×107W 损失功率与输出功率之比为ΔP ′P ＝2×107W 5×108W ＝125. 二、高压输电线路的分析与计算解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律．1．画图、理清三个回路(如图3所示)图32．抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2 即U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3 即U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4 3．掌握一个定律根据能量守恒定律得P 2＝ΔP ＋P 3.例2 如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW ，输出电压是250 V ，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，图4(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压．答案 (1)6 250 V 16 A (2)15.625 Ω 6 000 V 解析 (1)对升压变压器，据公式U 1U 2＝n 1n 2，有U 2＝n 2n 1U 1＝251×250 V＝6 250 VI 2＝P 2U 2＝P 1U 2＝100 0006 250A ＝16 A(2)P 损＝I 22R 线，P 损＝0.04P 1所以R 线＝0.04P 1I 22＝15.625 Ω因为ΔU ＝U 2－U 3＝I 2R 线 所以U 3＝U 2－I 2R 线＝6 000 V.1．夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电．若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是( )A ．若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍B ．若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍C ．若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电时的4倍D ．若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍 答案 A解析 高压输电时P ＝UI ，I 是输送电路上的电流．用电高峰时，若输送电压不变，则I 为正常时的2倍，A 正确；输电线上的热耗功率ΔP ＝I 2R 线，则热耗功率变为正常时的4倍，B 错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I 不变，与正常时相同，C 错误；由ΔP ＝I 2R 线，知热耗功率不变，D 错误．2．(多选)如图5为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n 1∶n 2＝n 4∶n 3.当用户用电器的总电阻减少时( )图5A ．U 1∶U 2＝U 4∶U 3B ．用户的电压U 4增加C ．输电线上的损失功率增大D ．用户消耗的功率等于发电机的输出功率答案 AC解析 根据U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4以及n 1∶n 2＝n 4∶n 3，知U 1∶U 2＝U 4∶U 3，故A 正确．用户用电器总电阻减小，则电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P 损＝I 2R 知，输电线上损耗的功率增大，根据ΔU ＝IR 知，输电线上的电压损失变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，降压变压器的输入电压变小，用户的电压U 4减小，故C 正确，B 错误．用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差，故D 错误．3．(多选)在如图6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6A ．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 答案 CD解析 发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A 错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(ΔU ＝IR )增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B 错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(ΔP ＝I 2R )增大，选项C 正确；输电线上损耗的功率ΔP ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎪⎫P 输U 输2R ，输电线上损耗的功率占总功率的比例ΔP P 输＝R U 2输P 输，选项D 正确．4．如图7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，流入用户端的电流是I 2.则( )图7A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 21r D ．输电线路上损失的电功率为I 1U 答案 A解析 根据理想变压器的工作原理，得I 1U 1＝I 2U 2，所以用户端的电压U 2＝I 1U 1I 2，选项A 正确；输电线上的电压降U ′＝I 1r ＝U －U 1，选项B 错误；变压器的输入功率P 1＝I 1U －I 21r ＝I 1U 1，选项C 错误；输电线路上损失的电功率P ′＝I 21r ＝I 1(U －U 1)，选项D 错误．一、选择题(1～5题为单选题，6～10题为多选题)1．农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( ) A ．提高输送功率 B ．增大输送电流C ．提高输电电压D ．减小输电导线的横截面积答案 C解析 电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径：一、减小输电导线中的电流，即提高输电电压；二、减小输电线的电阻，即增大输电导线的横截面积，故C 正确．2．输电线路的总电阻为R ，发电站输出功率为P ，输电电压为U ，则用户得到的功率为( ) A ．PB ．P －(PU)2·R C ．P －U 2RD ．(P U)2·R 答案 B解析 用户得到的功率P 得＝P －I 2R ＝P －(PU)2·R ，所以B 正确．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3×106kW.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2.0×105A B ．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9×108kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2R，U 为输电电压，R 为输电线的电阻答案 B解析 输电线上输送的电流为I ＝P U ＝3×106×103500×103 A ＝6×103A ，A 项错误；输电线上损失的电压为U 损＝IR ＝6×103×2.5 V＝1.5×104V ＝15 kV ，B 项正确；当用5 kV 电压输电时，输电线上损失的功率超过3×106kW ，与实际情况相矛盾，故C 项错误；当用公式ΔP ＝U 2R计算损失的功率时，U 为输电线上损失的电压而不是输电电压，D 项错误．4．图1为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )图1A ．(n 1n 2)U 2m 4rB ．(n 2n 1)U 2m 4rC ．4r (n 1n 2)2(P U m)2D ．4r (n 2n 1)2(P U m)2答案 C解析 原线圈电压的有效值：U 1＝U m2，根据U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1 U m2，又因为是理想变压器，所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，所以输电线上的电流I ＝P U 2，输电线上损失的电功率为P ′＝I 22r ＝4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2，所以C 正确，A 、B 、D 错误．5．远距离输电的原理图如图2所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的总电阻为R .变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )图2A.I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22R D ．I 1U 1＝I 2U 2答案 D解析 根据理想变压器的工作原理得I 1U 1＝I 2U 2、I 1I 2＝n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压，故I 2≠U 2R.而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和．选项D 正确． 6．如图3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( )图3A ．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少电路的发热损耗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 答案 ABD解析 依据输电原理，电路中的功率损耗ΔP ＝I 2R 线，而R 线＝ρl S，增大输电导线的横截面积，可减小输电线的电阻，从而能够减小输电过程中的电能损失，选项A 正确；由P 输＝UI 知，在输送功率P 输一定的情况下，输送电压U 越大，则输电电流I 越小，则电路中的功率损耗越小，选项B 正确；若输送电压一定，输送功率P 输越大，则电流I 越大，电路中损耗的电功率越大，选项C 错误；因为输电电压越高，对于安全和技术的要求也越高，因此并不是输电电压越高越好，高压输电必须综合考虑各种因素，选项D 正确． 7．下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是( )A ．直流输电系统只在输电环节是直流，而在发电环节和用电环节是交流B ．直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流，而在输电环节是交流C ．整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流D ．逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流 答案 AC解析 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成，在整流站通过整流器将交流电变换为直流电，在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电．因此选项A 、C 正确． 8．输送功率为P ，输送电压为U ，输电线电阻为R ，用户得到的电压为U ′.则下列说法中正确的是( )A ．输电线损失功率为(PU)2R B ．输电线损失功率为(U －U ′)2RC ．用户得到的功率为U 2RD ．用户得到的功率为PU ′U答案 ABD解析 送电电流为I ＝P U，损失电压为U －U ′，则损失功率可表示为以下几种形式：P 损＝I 2R＝(P U )2R ，A 正确；P 损＝(U －U ′)2R ，B 正确；用户得到的功率为P 用＝IU ′＝PU ′U，D 正确，C 错误．9．某小型水电站的电能输送示意图如图4所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电．已知输电线的总电阻为R ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u ＝2202sin(100πt ) V ，降压变压器的副线圈与阻值R 0＝11 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )图4A ．通过R 0的电流有效值是20 AB ．降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C ．升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D ．升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率 答案 ABD解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022 V ＝220 V ，负载电阻为11 Ω，所以通过R 0的电流的有效值是20 A ，故A 正确；因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以原、副线圈的电压之比为4∶1，故B 正确；由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压，故C 错误；升压变压器T 1的输入与输出功率相等，降压变压器T 2的输入与输出功率也相等，但升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率，原因是输电线上电阻消耗功率，故D 正确．10. 某小型水电站的电能输送示意图如图5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( )图5A.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答案 AD解析 由于输电线上的电压损失，故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故选项C 错误；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，故选项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．二、非选择题11. 风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图6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%，试求：图6(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∶20 240∶11 (3)96 kW解析 (1)如图所示(2)输电线损失的功率P 损＝P ×4%＝100 kW×4%＝4 kW.输电线电流I 2＝ P 损R 线＝ 4×10310 A ＝20 A. 升压变压器输出电压U 2＝P I 2＝100×10320V ＝5×103 V. 升压变压器原、副线圈匝数比：n 1n 2＝U 1U 2＝250 V 5 000 V ＝120. 电压损失U 损＝I 2R 线＝20×10 V＝200 V.降压变压器原线圈两端电压U 3＝U 2－U 损＝4 800 V.降压变压器原、副线圈匝数比n 3n 4＝U 3U 4＝4 800 V 220 V ＝24011. (3)用户得到的电功率P 用＝P －P 损＝96 kW.12. 某发电站通过燃烧煤来发电．发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240 V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V ．则：(1)输电线上损失的电功率为多少？(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？答案 (1)4 000 W (2)290∶11解析 (1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝251×240 V＝6 000 V输电电流I 2＝P U 2＝120×1036 000A ＝20 A输电线上损失的电功率 ΔP ＝I 22r ＝202×10 W＝4 000 W.(2)输电线上损失的电压 ΔU ＝I 2r ＝20×10 V＝200 V 降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝6 000 V －200 V ＝5 800 V 根据理想变压器的变压规律得 n 3n 4＝U 3U 4＝5 800 V 220 V ＝29011.。
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第5节 电能的输送1.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。
2．根据P 损＝I 2r 可知，减小输电线上的功率损失有两个途径：一是减小输电线的电阻，二是减小输电电流。
3．在输送功率一定时，提高输送电压，可以减小输电电流。
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：指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——电压和频率稳定。
(3)经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
2．降低输电损耗的两个途径要减少输电线路上的功率损失，由公式P 损＝I 2R 线知，必须减小输电线电阻或减小输电电流。
(1)要减小电阻，从R ＝ρlS看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体。
(2)从公式P ＝IU 来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压。
前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。
3．高压输电(1)现代远距离输电都采用高压输电。
目前我国远距离送电采用的电压有110 kV,220 kV,330 kV ，输电干线已采用500 kV ，西北电网甚至达到750 kV 。
(2)高压输电并不是越高越好。
电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。
(3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济等要求选择合适的电压。
二、电网供电1．远距离输电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．电网通过网状的输电线、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输电网络。
3．电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。
(2)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。
1．自主思考——判一判(1)仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少。
(√)(2)在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小。
(√)(3)一般情况下高压输电的导线是铜铝合金而不是银，原因是同种情况下，使用银材料，输电线损失的功率大。
(×)(4)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。
(×)(5)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。
(√)(6)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．合作探究——议一议(1)输电电压与输电线路上损失的电压有何不同？提示：输电线路上损失的电压是指降落在输电线电阻上的电压；输电电压是输电线路两端的总电压，它等于降落在输电线电阻上的电压与输电线末端的电压之和。
(2)输电电压越高越好吗？提示：输电电压并不是越高越好。
输电电压越高，输电线路方面，对导线的绝缘要求越高，安全问题要求也越高，线路修建的费用也会越高；变压器方面，升压变压器输出的电压越高，变压器在绝缘、结构方面的制作要求也相应提高。
因此，实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输电功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，依据不同情况选择合适的输电电压。
(3)利用超导线输电可以很大程度地减少输电损耗，从输送电能的要求分析，我国现在为什么不大规模使用超导线输电。
提示：利用超导线输电，材料比较贵重，不经济，技术要求也比较高，所以现在我国不能大规模使用。
输电线上电压和功率损失的计算[典例] (多选)在电能输送过程中，若输送的电功率、输电线电阻一定，则在输电线上损耗的电功率( )A ．和输送电压的二次方成反比B ．和输送电流的二次方成反比C ．和输送电线上的电压降的二次方成正比D ．和输送电流的二次方成正比[解析] 此题考查了输电线上的功率损失和导线电阻、输送电压、导线上的电压损失、输电电流的关系。
输电线上的功率损失ΔP ＝I 2R ，电压损失ΔU ＝U －U ′＝IR ，输电电流I＝P U ，所以ΔP ＝I 2R ＝ΔU 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 。
可见，在输送功率P 、输电线电阻R 一定时，ΔP 与I 2成正比，与ΔU 2成正比，与U 2成反比。
[答案] ACD输电线上电压和功率损失的计算方法(1)U 损＝IR 线＝PUR 线＝U －U 用户。
(2)P 损＝I 2R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2R 线＝P －P 用户。
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2I 0B ．由I ＝PU 得，输电线上的电流变为I 02C ．由P ＝U 2R得，输电线上损失的电功率为4P 0D ．由P ＝IU 得，输电线上损失的电功率为2P 0解析：选B 设输电线的电阻为R ，当输电线上的电流为I 0时，损失的电功率为P 0＝I 02R 。
当输电电压提高为2U 0时，由I ＝P U 可知输电线上的电流变为I 02，输电线上损失的电功率为P损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 022R ＝P 04。
故选项B 正确。
2．关于电能输送的以下分析，正确的是( )A ．由公式P ＝U 2R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B ．由公式P ＝U 2R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电线上功率损失越大 D ．由公式P ＝UI 知，输电导线上的功率损失与电流成正比解析：选C 输电导线上损失的功率P 损＝I 2R ＝ΔU2R，ΔU 指输电线上损失的电压，而不是输电电压。
故C 正确。
3．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 12∶U 22C ．U 22∶U 12D ．U 2∶U 1解析：选C 由P ＝UI 得输电线中的电流I ＝PU。
输电线上损失的功率P 损＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R＝P 2RU2。
即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比。
所以两次输电线上损失的功率之比为U 22∶U 12。
C 正确。
远距离输电1．远距离输电示意图图5512．正确理解几个基本关系(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 线＋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＝U 线R 线＝P 2U 2＝P 3U 3。
(5)功率损耗：P 损＝P 2－P 3＝I 线2R 线＝U 线2R 线＝U 线I 线。
(6)电压损失：U 线＝U 2－U 3＝I 线R 线。
[典例] 发电机的输出电压为220 V ，输出功率为44 kW ，每条输电线的电阻为0.2 Ω，求：(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少？(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？[思路点拨]画出输电线路简图⇒标注两个变压器的匝数、输入及输出电压、电流、功率等⇒寻找突破口[解析] (1)输电线上的电流I R ＝P U ＝44 000220A ＝200 A损失的电压U R ＝I R R ＝2×0.2×200 V ＝80 V 损失的功率P R ＝U R I R ＝80×200 W ＝16 kW 故用户得到的电压U 用户＝U －U R ＝140 V 用户得到的功率为P 用户＝P －P R ＝28 kW 。
(2)已知升压变压器的匝数比n 1∶n 2＝1∶10 输入电压U 1＝220 V因此，升压变压器的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝2 200 V 输电线上的电流I R ′＝P U 2＝44 0002 200A ＝20 A损失的电压U R ′＝I R ′R ＝2×0.2×20 V ＝8 V 损失的功率P R ′＝U R ′I R ′＝8×20 W ＝160 W因此，降压变压器的输入电压U 3＝U 2－U R ′＝2 192 V 已知降压变压器的匝数比n 3∶n 4＝10∶1 所以用户得到的电压U 4＝n 4n 3U 3＝219.2 V 用户得到的功率P 用户′＝P －P R ′＝43.84 kW 。
[答案] (1)140 V 28 kW (2)219.2 V 43.84 kW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)。
1．(多选)一项名为“1 100 千伏特高压隔离开关”的“破冰实验”在我国大兴安岭漠河县取得成功，标志着我国特高压输电技术已突破低温环境制约。
为消除高压输电线上的冰，假设利用电流的热效应除冰。
若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热消耗功率为P 损；除冰时，输电线上的热功率需要变为9P 损，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13U解析：选AD 输电线上的功率损失为P 损＝I 2R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 线，由该式可知要使P 损增大到原来的9倍，输电电流应变为原来的3倍或输电电压应变为原来的13，故A 、D 正确。
2．输送4.0×106W 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5.0×105W 。
若已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8Ω·m，求：(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；(2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大。
解析：(1)由P ＝I 2R 得I ＝PR，式中P 为线路损耗功率，R 为线路总电阻，两条导线总电阻R ＝ρL ′S ＝ρ2L S ，则R ＝1.7×10－8×4×105×24.25×10－4 Ω＝32 Ω所以I ＝PR＝125 A 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U 2＝P 2I＝3.2×104 V故n 1n 2＝U 1U 2＝116。