高中物理第二章交变电流第七节电能的输送预习导学案粤教版选修3_82
高中物理 第二章 交变电流 7 电能的输送学案 教科版选修3-2
7．电能的输送学 习 目 标知 识 脉 络1．理解输电线上损失的电能与哪些因素有关，以及减小损失的两个途径．(重点) 2．理解高压输电的原理．会计算输电损失．(重点)3．了解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．(难点) 4．输电网络的分析．(难点)[知识梳理]一、电能输送中的电压损失和电能损耗 1．两种损失比较 两种损失 原因分析 大小表示减小办法 电压损失导线自身存在电阻rU 损＝Ir减小r 减小I 功率损失 导线有电阻 电流热效应P 损＝I 2r减小I 减小r(1)由r ＝ρlS知，导线一般选铝为材料，因而ρ一定，在导线长度l 确定的情况下，要减小电阻，只能通过增大输电线的横截面积，这种方法给架设施工带来困难．(2)由P ＝UI 知，输送电功率不变的前提下，提高输电电压，会减小输电电流，从而减小导线上的发热损失和电压损失．这是降低两种损耗的有效途径．二、远距离输电系统和直流输电 1．远距离输电系统在发电站附近用升压变压器升高电压，用输电线输送到远方，在用电地区附近，用降压变压器降到所需电压．远距离输电电路图如图271所示：图2712．直流输电(1)采用高压直流输电的原因当交流输电功率很大时，导线的电感、电容引起的电压及电能损失很大；同一电网供电的发电机同步运行，技术上也存在困难．(2)直流输电的使用环节：当前的直流输电，只有高压输电环节中使用直流． (3)直流输电系统发电机――→交流升压变压器――→交流整流设备――→直流输电线――→直流逆变器――→交流降压变压器――→交流用户[基础自测]1．思考判断(1)由P ＝UI 知，功率损耗与电流成正比．(×) (2)电能的损耗受电流的影响比受电阻的影响更为显著． (√) (3)减小输电线电阻是降低电能损耗的最佳途径． (×) (4)高压输电是通过减小输电电流来减小电路的电能损耗．(√)(5)远距离输电时，若输送的电功率一定，输电电压越高，输电电流就越小，电能损失就越小，所以输电电压越高越好．(×)(6)直流输电比交流远距输电技术要求更高，输电原理也更复杂． (√)2．(多选)远距离输送交流电都采用高压输电，其优点是( )【导学号：24622083】A ．可节省输电线的铜材料B ．可根据需要调节交流电的频率C ．可减少输电线上的能量损失D ．可加快输电的速度AC [由P ＝IU 得I ＝PU，输送的电功率P 一定，采用高压输电，输电线中的电流就小，由P 线＝I 2r ，要求输电线损耗一定的情况下，就可选横截面积较小的输电线，从而可以节省输电线的铜材料．若输电线确定，则可减少输电线上的能量损失，故A 、C 正确；交流电的频率是一定的，升高电压无法改变交流电的频率．输电的速度就是电磁波的传播速度，是一定的，故B 、D 错误．]3．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P ，输送电压为U ，所用导线的电阻率为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P ′、P 用的关系式正确的是( )A ．P′＝U 2SρLB ．P ′＝P 2ρLU 2SC ．P 用＝P －U 2SρLD ．P 用＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－PρL U 2S BD [输电线电阻R ＝ρL S，输电电流I ＝PU，故输电线上损失的电功率为P ′＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2ρL S ＝P 2ρL U 2S ，用户得到的功率为P 用＝P －P ′＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－PρL U 2S .][合 作 探 究·攻 重 难]电能输送中的电压损失和电能损耗(1)减小输电线的电阻r从公式r ＝ρlS来看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但这样会多耗费材料，同时也给架设施工带来难度；还可以选用电阻率较小的导体．(2)减小输电线的电流I从公式P ＝IU 来看，在输送功率一定的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压． 2．计算功率损失的几个公式 (1)P 损＝I 2r . (2)P 损＝IU 损．(3)P 损＝U 2损r.(4)P 损＝⎝⎛⎭⎪⎫P 送U 送2r . (5)P 损＝P 送－P 用．(多选)某发电厂原来用11 kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV 输电，输电功率都是P ，若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是 ( )A ．根据公式I ＝P U ，提高电压后，输电线上的电流降为原来的120B ．根据公式I＝U R，提高电压后，输电线上的电流增为原来的20倍 C ．根据公式P 损＝I 2R ，提高电压后，输电线上的功率损失减为原来的1400D ．根据公式P ＝U 2R，提高电压后，输电线上的功率损失增大为原来的400倍思路点拨：在输电功率P 一定时，输电电压提高到原来的n 倍，由输电线上功率损失P损＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2·R 知，输电线上功率损失将降为原来的1n2.AC [A 、B 项，根据I ＝P U知，输电功率不变，输电电压变为原来的20倍，则输电电流降为原来的120，故A 项正确，B 项错误．C 、D 项，根据P 损＝I 2R 得，输电电流降为原来的120，则输电线上损耗的功率减为原来的1400，故C 项正确，D 项错误．综上所述，本题正确答案为A 、C.]设输送的电功率为P ，输电电压为U ，输电导线的电阻为R ，则输电线上损失的电功率为P 损＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2R ，输电线上损失的电压为U 损＝IR ＝P UR .[针对训练]1．远距离输送交流电，在一定功率的条件下，要通过提高输电电压来减少线路的损耗，若输电电压提高n 倍．则( )A ．输电导线上损失的电功率不变B ．输电导线的电压损失是原来的1n2倍C ．输电导线的电功率损失是原来的1n 倍D ．输电导线的电功率损失是原来的1n2倍D [因为输送功率一定，根据公式P ＝UI 可得若输电电压提高n 倍，则输送电流减小为原来的1n ，设输电线总电阻为r ，则输电导线上损失的电功率为P 损＝I ′2r ＝1n2I 2r ，即损失的电功率变为原来的1n2，A 、C 错误，D 正确；根据欧姆定律可得输电导线的电压损失ΔU ＝I ′r＝1nIr，即变为原来的1n，故B 错误．]2．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为ΔP，若输送的电功率增加为2P，而输电线中损失的电功率减为ΔP4，(输电线电阻不变)那么输电电压应增为 ( )A．32U B．16UC．8U D．4UD[由P＝UI知I＝PU，则输电线上损失的功率ΔP＝I2R＝⎝⎛⎭⎪⎫PU2R，得输电电压U＝PRΔP，若输送的电功率增加为2P，而输电线中损失的电功率减为ΔP4，由上式得输电电压U应增为4U；故D正确，A、B、C错误．]远距离输电问题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272所示)图272(2)抓住两个联系①理想升压变压器联系回路1和回路2即U1U2＝n1n2，I1n1＝I2n2，P1＝P2.②理想降压变压器联系回路2和回路3即U3U4＝n3n4，I3n3＝I4n4，P3＝P4.(3)掌握一个定律根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3.有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻r＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，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？能使多少盏“220 V，100 W”的电灯正常发光？(g 取10 m/s 2，ρ水＝1.0×103 kg/m 3)思路点拨：解答本题可按以下思路进行：【解析】 输电电路图如图所示．电源端：P 输出＝Qρ水 gh ×50%＝5×104W 线路损耗ΔP ＝I 22rI 2＝ΔPr＝P 输出×6%r ＝5×104×0.0630A ＝10 A输电电压U 2＝P 输出I 2＝5×10410V ＝5×103V升压变压比：n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝2405×103＝6∶125输电线损失电压ΔU ＝I 2r ＝10×30 V＝300 VU 3＝U 2－ΔU ＝4 700 V ，U 4＝220 V降压变压比：n 3∶n 4＝U 3∶U 4＝235∶11灯盏数N ＝P 输出－ΔPP 灯＝5×104－5×104×0.06100＝470(盏)．【答案】 6∶125 235∶11 470盏处理远距离输电问题的方法及步骤(1)处理方法：处理远距离输电问题的方法，关键是抓住一图三线，一图即输电的电路图，三线即三个关系：功率关系、电压关系和电流关系，抓住一图三线，按照从前到后或从后向前的顺序，即可找到突破口．(2)处理输电问题的步骤①画出图上所示的输电过程的示意图；②在示意图上标出各物理量，找出已知量、未知量和待求量； ③围绕三条线展开分析.[针对训练]3．如图273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273A ．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 1UA [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．]4．(多选)为消除高压输电线上的冰凌，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)( )【导学号：24622084】A ．输电电流为3IB ．输电电流为9IC ．输电电压为3UD ．输电电压为13UAD [输电线上的热耗功率P 线＝I 2R 线，热耗功率由P 变为9P ，则电流I 变为3I ，A 正确；输电功率P 不变，由P ＝UI 知，电流变为3I ，输电电压变为13U ，D 正确．][当 堂 达 标·固 双 基]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A [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，则热耗功率不变，D 错误．]2．远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U 1＝110 kV 输电和输电电压为U 2＝330 kV 输电．则两种情况中，输电线上通过的电流之比为I 1∶I 2等于( )A ．1∶1B ．3∶1C ．1∶3D ．9∶1B [输送功率相同，根据P ＝UI 得，输电电流与输电电压成反比，所以I 1I 2＝U 2U 1＝31.故B正确．]3．(多选)如图274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274A ．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AC [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，则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．]4．(多选)在如图275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275A ．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CD [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＝RU 2输P 输，选项D 正确．]。
高中物理第2章交变电流7电能的输送课件教科版选修32
2．线路电压损失的原因 输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电 线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失，如图2-7-4所 示，U为发电厂的输出电压，P为发电厂的输出功率，U′为用电设备两端的电 压，P′为用电设备的输入功率，则输电线上损失的电压为ΔU＝U－U′＝IR.
S，电阻率为ρ，则输电电流I＝
P U
，输电线电阻R＝ρ
L S
，所以输电线上的功率损失
可表示为P损＝I2R＝UP2·ρLS.
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3．减小功率损失的方法 根据公式P损＝I2R可知，减小输电线路上功率损失的方法有两种： (1)减小电阻 据R＝ρLS判断， ①减小输电线的长度L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能通过减小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为输电线材料． ③增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增大成本，同时给输电线 的架设带来很大的困难．
A．发电机的输出电流变小 B．高压输电线路的功率损失变大 C．升压变压器次级线圈两端的电压变小 D．降压变压器次级线圈两端的电压变大
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【解析】 随着用电器总功率的增加，负载电流增大，导致线路上损耗加 大，降压变压器初级电压减小，其次级电压也随之减小；由于发电机输出电压稳 定，所以升压变压器初级电压不变，其次级电压也不变．
知识脉络
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电能输送中的电压损失和电能损耗
[先填空]
1．两种损失比较 两种损失
原因分析
大小表示 减小办法
电压损失 导线自身存在 电阻(diàUn损z＝ǔ)Irr
减小 r 减小I
导线有电阻 功率损失
电流 热效应
教科版高中物理选修3-2学案：第二章交变电流7电能的输送(1)
学案7 电能的输送[学习目标定位]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．，导体反比成S ，与它的横截面积正比成l 它的长度与R 1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻电阻与构成它的材料有关，即R ＝ρl S. .R 2I ＝P ，热功率UI ＝P 2．电功率3．理想变压器原、副线圈的三个关系： .n2n1＝I1I2，n1n2＝U1U2，副P ＝原P一、电能输送中的电压损失和电能损耗.r 2I ＝损P ，Ir ＝损U 1．如图1所示，图1送电．高电压2．无论是为减小电压损失还是减小能量损耗，都要求使用 二、远距离输电系统变压器降降压，然后进行远距离输电，在用电区域通过升压变压器升压远距离输电的基本原理：在发电站内用到所需的电压． 三、直流输电损失很大，所以现在有些大功率输电线路已经开始采用电能引起的电压及电容、电感当交流输电功率很大时，用直流．这个环节中使高压输电直流输电．现代的直流输电，只是在 解决学生疑难点一、电能输送中的电压损失和电能损耗[问题设计]如图2所示，假定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 ，输送功率为P ，发电厂输出的电压为U .那么：图2(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？(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？降低输电损耗的两个途径是什么？(3)为什么远距离输电必须用高压呢？答案 (1)在输电线上有功率损失．(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 ＝I 2r ，所以降低输电损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r ；②减小输电电流I .(3)因为发电厂的输出功率P 是一定的，由P ＝UI 得，要减小输电电流I ，必须提高输出电压U .[要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R ，电流为I )1．电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值．ΔU ＝U －U ′＝IR .2．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ΔP ＝I 2R ..I ·U Δ＝P ，ΔΔU2R＝P 损失还可以表示为Δ，则功率U (2)若输电线上损失的电压为Δ 3．减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻 导体横截面积可减小电阻．增大一定时，使用电阻率小的材料，l 可知，距离l Sρ＝R 由 (2)减小输电电流I电压可以减小电流．升高可知，当输送功率一定时，UI ＝P 由 二、远距离输电电路中的各种关系[问题设计]某发电站向远处送电的示意图如图3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3(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)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？。
高中物理第二章第三节表征交变电流的物理量预习导学案粤教选修
第三节 表征交变电流的物理量【思维激活】 有的同学说，交变电流其实它的电压是不改变的，而电流强度的大小和方向是随时间值周期性变化的。
例如，家庭用电是220V 交变电流。
你同意这种说法吗？提示：不同意。
220V 是家用交流电的平均电压 【自主整理】1.周期：交变电流完成一次同期性变化所需的时间叫做它的周期。
2.频率：交变电流在1s 时间内完成周期性变化的最大值叫做它的频率。
3.峰值：交变电流的峰值是指它的电动势、电压或电流的最大值，在一个周期内交变电流的峰值会出现两次。
4.有效值：让交变电流与恒定电流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流的电流是I 、电压是U ，我们就把I 、U 叫做这个交变电流的有效值。
有效值是通过电流的热效应来定义的，一定要从产生相同的热效果来理解。
5.峰值和有效值的关系：I m 、U m 表示峰值，I 、U 表示有效值，则：2Im =I 、2m υυ=.【高手笔记】交流电流的有效值是本节的重点，要确切理解有效值的概念：①有效值是根据电流的热效应来定义的，交流的有效值具有等效的意义，所以在理解此概念时，要强调“同样电阻”、“同一时间”和“热量相等”。
对于峰值和有效值之间的关系：2,2,2m m m II U U E E ===只适用于正弦式电流，其他规律的交变电流的峰值和有效值间关系并不具有这种特征。
②有效值和平均值的区别：交流的有效值是按热效应定义的，所以对一个确定的交流来说，有效值是恒定的，而平均值是由公式tΦNE ∆∆=来求的，其值的大小与所取时间间隔有关。
在计算交流通过导体产生的热量、热功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值，而不能用平均值；在计算通过导体的电荷量时，只能用交流电的平均值，而不能用有效值，在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流的峰值。
【名师解惑】 1.瞬时值交流的瞬时值反映的是不同时刻交流的大小和方向，瞬时值是时间的函数，不同时刻，瞬时值不同，正弦式交流电瞬时值的表达式为tI i t U u t E e m m m ωωωsin sin sin === 2.峰值交流的峰值说明交流在变化的过程中所能达到的最大数值，反映了交流大小的变化范围，当线圈平面与磁感线平行时，交流电动势最大，E m =NBSω瞬时值与峰值的关系是：-E m ≤e≤E m 。
2024-2025学年高中物理第二章交变电流7电能的输送教案1教科版选修3-2
4. 论述题：设计一些与电能输送相关的论述题，要求学生阐述电能输送的重要性和影响。例如，讨论电能输送对经济发展的影响；讨论电能输送对环境的影响。
3. 重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调有功功率、无功功率和视在功率的概念，以及变压器的工作原理。对于难点部分，我会通过图示和实际例子来帮助大家理解。
三、实践活动（用时10分钟）
1. 分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与电能输送相关的实际问题，如输电线路的损耗计算。
2. 实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的变压器原理实验。这个操作将演示变压器如何实现电压的升高和降低。
1. 对于重点难点知识，增加课堂讲解和举例分析的时长，确保学生能够扎实掌握。
2. 加强课堂互动，鼓励学生提问和发表观点，提高他们的思考能力。
3. 在实验操作环节，提前进行预实验，确保实验器材的正常使用，并加强对学生的实验指导。
4. 针对不同学生的学习需求，提供个性化的辅导和拓展资源，帮助他们巩固和提高。
- 加入学校的科技创新社团或兴趣小组，与志同道合的同学一起探讨电气工程领域的问题，共同成长。
七、教学反思与总结
在本次教学过程中，我尝试了多种教学方法和策略，有得有失，也有一些值得反思的地方。在教学方法上，我发现通过引入日常生活中的实例来引导学生思考，能够有效激发他们的学习兴趣。同时，将理论知识与实际应用相结合，使得学生能够更直观地理解交变电流和电能输送的概念。
三、学习者分析
1. 学生已经掌握了直流电的基本概念、电路分析方法，以及电阻、电容器、电感器的基本性质。在此基础上，学生初步了解了交变电流的基本特性，为学习电能输送奠定了基础。
高中物理第2章交变电流第7节远距离输电课件粤教版选修3-21
2．高压直流输电 (1)直流输电的优点 不存在_感__抗___和_容__抗___引起的电能损失． (2)直流输电的基本过程 在发电站区域经变压器升压，由换流设备将交___流__电___变成直___流__电___，用高 压直流电进行远距离传输，在用户区域由_换___流___设__备_将直流电变为交流电，经 变压器降压送给用户．
知 识 点 一
学
第七节 远距ห้องสมุดไป่ตู้输电
业 分
层
测
评
知 识 点 二
什么要高 压输电
[先填空] 1．基本要求 既能__安__全__、保质，又能减少__电__能__损耗，降低输电系统成本．
远距离输电电路的分析与计算
[先填空] 1．降低输电损耗的途径 (1)减小输电线的电___阻___：在输电距离一定的情况下，为减小_电__阻___，应当 选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横___截__面___积__． (2)减小输电线中的电___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__．
2019_2020学年高中物理第二章交变电流第七节远距离输电课件粤教版选修3_2
例2 (多选)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线总电阻为
R线，通过输电线的电流为I，学校输入电压为U2，下列计算输电线功率损耗的
式子中，正确的是
A.U12 R线
√U1－U22 B. R线
√C.I2R线
√D.I(U1－U2)
解析 输电线功率损耗P损＝I2R线＝U线2＝IU线，其中U线＝U1－U2，故B、C、 R线
知识深化
如图1所示：
1.输电线上的电压损失
ΔU＝U－U′＝Ir＝UPr.
图1
2.输电线上的功率损失
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻. (2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝ΔUr ，2 其中ΔU为输电线上的电压损失.
3.减少电压损失和功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 r，根据 r＝ρLS，可减小电阻率 ρ，目前一般用电阻率较小 的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积 S，但这要多耗费金属材料，
内容索引
NEIRONGSUOYIN
自主预习 重点探究 达标检测 课时对点练
预习新知 夯实基础 启迪思维 探究重点 检测评价 达标过关 注重双基 强化落实
自主预习
一、从发电站到用户的输电线路
1.输电线路：由发电站、升压_变__压__所__、输电导线、高压变电所、低压变电所 和用户组成. 2.示意图
三、直流输电
1.高压直流输电的原因：高压交流线路中_电__感__、__电__容__引起的电能损失很大， 因此采用高压直流输电. 2.直流输电过程
即学即用 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＝Ur2 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.
高中物理 第二章 交变电流 7 电能的输送学案 教科版选修3-2
亲爱的同学：这份试卷将再次记录你的自信、沉着、智慧和收获，我们一直投给你信任的目光……学习资料专题7．电能的输送[知识梳理]一、电能输送中的电压损失和电能损耗1．两种损失比较(1)由r＝ρlS知，导线一般选铝为材料，因而ρ一定，在导线长度l确定的情况下，要减小电阻，只能通过增大输电线的横截面积，这种方法给架设施工带来困难．(2)由P＝UI知，输送电功率不变的前提下，提高输电电压，会减小输电电流，从而减小导线上的发热损失和电压损失．这是降低两种损耗的有效途径．二、远距离输电系统和直流输电1．远距离输电系统在发电站附近用升压变压器升高电压，用输电线输送到远方，在用电地区附近，用降压变压器降到所需电压．远距离输电电路图如图271所示：图2712．直流输电(1)采用高压直流输电的原因当交流输电功率很大时，导线的电感、电容引起的电压及电能损失很大；同一电网供电的发电机同步运行，技术上也存在困难．(2)直流输电的使用环节：当前的直流输电，只有高压输电环节中使用直流． (3)直流输电系统发电机――→交流升压变压器――→交流整流设备――→直流输电线――→直流逆变器――→交流降压变压器――→交流用户[基础自测]1．思考判断(1)由P ＝UI 知，功率损耗与电流成正比．(×) (2)电能的损耗受电流的影响比受电阻的影响更为显著． (√) (3)减小输电线电阻是降低电能损耗的最佳途径． (×) (4)高压输电是通过减小输电电流来减小电路的电能损耗．(√)(5)远距离输电时，若输送的电功率一定，输电电压越高，输电电流就越小，电能损失就越小，所以输电电压越高越好．(×)(6)直流输电比交流远距输电技术要求更高，输电原理也更复杂． (√)2．(多选)远距离输送交流电都采用高压输电，其优点是( )【导学号：24622083】A ．可节省输电线的铜材料B ．可根据需要调节交流电的频率C ．可减少输电线上的能量损失D ．可加快输电的速度AC [由P ＝IU 得I ＝PU，输送的电功率P 一定，采用高压输电，输电线中的电流就小，由P 线＝I 2r ，要求输电线损耗一定的情况下，就可选横截面积较小的输电线，从而可以节省输电线的铜材料．若输电线确定，则可减少输电线上的能量损失，故A 、C 正确；交流电的频率是一定的，升高电压无法改变交流电的频率．输电的速度就是电磁波的传播速度，是一定的，故B 、D 错误．]3．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P ，输送电压为U ，所用导线的电阻率为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P ′、P 用的关系式正确的是( )A ．P ′＝U 2SρLB ．P ′＝P 2ρLU 2SC ．P 用＝P －U 2SρLD ．P 用＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－P ρL U 2S BD [输电线电阻R ＝ρL S，输电电流I ＝PU，故输电线上损失的电功率为P ′＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2ρL S ＝P 2ρL U 2S ，用户得到的功率为P 用＝P －P ′＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－P ρL U 2S .][合 作 探 究·攻 重 难](1)减小输电线的电阻r从公式r ＝ρlS来看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但这样会多耗费材料，同时也给架设施工带来难度；还可以选用电阻率较小的导体．(2)减小输电线的电流I从公式P ＝IU 来看，在输送功率一定的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压． 2．计算功率损失的几个公式 (1)P 损＝I 2r . (2)P 损＝IU 损．(3)P 损＝U 2损r.(4)P 损＝⎝⎛⎭⎪⎫P 送U 送2r . (5)P 损＝P 送－P 用．(多选)某发电厂原来用11 kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV 输电，输电功率都是P ，若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是 ( )A ．根据公式I ＝P U ，提高电压后，输电线上的电流降为原来的120B ．根据公式I ＝U R，提高电压后，输电线上的电流增为原来的20倍 C ．根据公式P 损＝I 2R ，提高电压后，输电线上的功率损失减为原来的1400D ．根据公式P ＝U 2R，提高电压后，输电线上的功率损失增大为原来的400倍思路点拨：在输电功率P 一定时，输电电压提高到原来的n 倍，由输电线上功率损失P损＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2·R 知，输电线上功率损失将降为原来的1n2.AC [A 、B 项，根据I ＝P U知，输电功率不变，输电电压变为原来的20倍，则输电电流降为原来的120，故A 项正确，B 项错误．C 、D 项，根据P 损＝I 2R 得，输电电流降为原来的120，则输电线上损耗的功率减为原来的1400，故C 项正确，D 项错误．综上所述，本题正确答案为A 、C.]设输送的电功率为P ，输电电压为U ，输电导线的电阻为R ，则输电线上损失的电功率为P 损＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ，输电线上损失的电压为U 损＝IR ＝P UR.[针对训练]1．远距离输送交流电，在一定功率的条件下，要通过提高输电电压来减少线路的损耗，若输电电压提高n 倍．则( )A ．输电导线上损失的电功率不变B ．输电导线的电压损失是原来的1n2倍C ．输电导线的电功率损失是原来的1n 倍D ．输电导线的电功率损失是原来的1n2倍D [因为输送功率一定，根据公式P ＝UI 可得若输电电压提高n 倍，则输送电流减小为原来的1n ，设输电线总电阻为r ，则输电导线上损失的电功率为P 损＝I ′2r ＝1n2I 2r ，即损失的电功率变为原来的1n2，A 、C 错误，D 正确；根据欧姆定律可得输电导线的电压损失ΔU ＝I ′r＝1n Ir ，即变为原来的1n，故B 错误．]2．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为ΔP ，若输送的电功率增加为2P ，而输电线中损失的电功率减为ΔP4，(输电线电阻不变)那么输电电压应增为 ( )A ．32UB ．16UC ．8UD ．4UD [由P ＝UI 知I ＝P U，则输电线上损失的功率ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ，得输电电压U ＝PRΔP ，若输送的电功率增加为2P ，而输电线中损失的电功率减为ΔP4，由上式得输电电压U 应增为4U ；故D 正确，A 、B 、C 错误．]个定律．(1)画图，理清三个回路(如图272所示)图272(2)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.有条河流，流量Q ＝2 m 3/s ，落差h ＝5 m ，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V ，输电线总电阻r ＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，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？能使多少盏“220 V，100 W”的电灯正常发光？(g 取10 m/s 2，ρ水＝1.0×103 kg/m 3)思路点拨：解答本题可按以下思路进行：【解析】 输电电路图如图所示．电源端：P 输出＝Q ρ水gh ×50%＝5×104W线路损耗ΔP ＝I 22rI 2＝ΔP r＝P 输出×6%r ＝5×104×0.0630A ＝10 A输电电压U 2＝P 输出I 2＝5×10410V ＝5×103V升压变压比：n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝2405×103＝6∶125输电线损失电压ΔU ＝I 2r ＝10×30 V＝300 VU 3＝U 2－ΔU ＝4 700 V ，U 4＝220 V降压变压比：n 3∶n 4＝U 3∶U 4＝235∶11灯盏数N ＝P 输出－ΔPP 灯＝5×104－5×104×0.06100＝470(盏)．【答案】 6∶125 235∶11 470盏处理远距离输电问题的方法及步骤(1)处理方法：处理远距离输电问题的方法，关键是抓住一图三线，一图即输电的电路图，三线即三个关系：功率关系、电压关系和电流关系，抓住一图三线，按照从前到后或从后向前的顺序，即可找到突破口．(2)处理输电问题的步骤①画出图上所示的输电过程的示意图；②在示意图上标出各物理量，找出已知量、未知量和待求量； ③围绕三条线展开分析.[针对训练]3．如图273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273A ．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 1UA [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．]4．(多选)为消除高压输电线上的冰凌，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)( )【导学号：24622084】A ．输电电流为3IB ．输电电流为9IC ．输电电压为3UD ．输电电压为13UAD [输电线上的热耗功率P 线＝I 2R 线，热耗功率由P 变为9P ，则电流I 变为3I ，A 正确；输电功率P 不变，由P ＝UI 知，电流变为3I ，输电电压变为13U ，D 正确．][当 堂 达 标·固 双 基]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A [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，则热耗功率不变，D 错误．]2．远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U 1＝110 kV 输电和输电电压为U 2＝330 kV 输电．则两种情况中，输电线上通过的电流之比为I 1∶I 2等于( )A ．1∶1B ．3∶1C ．1∶3D ．9∶1B [输送功率相同，根据P ＝UI 得，输电电流与输电电压成反比，所以I 1I 2＝U 2U 1＝31.故B正确．]3．(多选)如图274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274A ．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AC [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，则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．]4．(多选)在如图275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275A ．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CD [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＝RU 2输P 输，选项D 正确．]。
高中物理第二章交变电流第7节电能的输送课件教科选修32教科高二选修32物理课件
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内容(nèiróng)总结
第二章 交变电流(diànliú)。第7节 电能的输送
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命题视角 2 输电线上功率损失的计算 如图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 n1、n2，在 T 的 原线圈两端接入一电压 u＝Umsin 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( )
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输电线上的电压损失和功率损失 1．输电线上的功率损失 (1)原因：输电导线有电阻 R 线，电流流过输电线时，电流的 热效应引起电功率的损失． (2)计算式：①P 线＝I2R 线，②P 线＝IU 线，③P 线＝UR线2线.
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第二章 交变(jiāo biàn)电流
第7节 电能 的输送 (diànnéng)
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第二章 交变(jiāo biàn)电流
1.理解为什么远距离输电要用高压． 2.知道输电线上 电压和电功率的损失和如何减少损失．(重点) 3．知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电 线路进行定量计算．(重点＋难点)
I 送＝
ΔRP损＝
P输出×R 6%＝
5×104×0.06
30
A
＝10 A
则送电电压为
近年-近年高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3-2(2021学年)
2０17-2０18高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修３-２编辑整理:尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017－20１8高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3-2)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步，以下为２017-2018高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3-2的全部内容。
第七节远距离输电[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。
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.功率损失的表达式：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=ρ＼f(l,S)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=＼ｆ(U2,r）可知,输电电压越小,输电线上的损失就越小.（）（3）由P＝I2ｒ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、ｎ1、ｎ２、ｎ、n４线圈的电阻均忽略不计)．3(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：P１＝U1I1第二个回路：U2=ΔU＋U3，Ｐ2=ΔP+P3=I错误!Ｒ+P３第三个回路:P4＝Ｕ４I４(２）错误!＝错误!、错误!=错误!、P1=P２；错误!＝错误!、错误!＝错误!、P3=Ｐ4。
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金戈出品 学 习 资 料 汇编 第七节 电能的输送 【思维激活】 在我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束，由于低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠。农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象（离变压器较远的用户），（1）电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；（2）日光灯不能启动；（3）洗衣机没劲等。尤其是过节时现象更明显，这是为什么呢？
提示：低压输电线较细，电阻较大，导线的电压降较大，致使用户末端电压远低于额定电压（有时甚至不高于160V）。到了过节的时候，各家用电器增多，所有用电器都是并联连接，总电阻会更小，线路电流更大，输电导线上分得的电压变多，致使用户电压降低，就会出现上述现象。经过低太改造后，换上了合格的输电导线，以上现象就不明显了。 【自主整理】 为什么要采用高压输电 （1）电功率损失：输电导线上有电阻，当电流通过时，由于电流的热效应会引起电功率的损失。可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失。 （2）电压损失：导线上的电阻，电流流过电阻会带来电压的损失。对交流电路，由于电流的变化，输电导线上的自感作用会阻碍电流的变化，产生感抗。在空中架设的输电导线与大地之间构成一个电容器，地下电缆或海底电缆与大地或海水之也会构成电容器，交流电通过时会产生容抗。感抗和容抗（也叫电抗）也会造成电压损失。 （3）高压输电：减小电阻就要增粗导线，增粗导线有带来两个不利，其一，耗费更多的金属材料；其二，会使电抗更大，造成更大的电压损失。只有采用小电流输电才会避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠提升电压来实现。 【高手笔记】 1.如何把握远距离输电的基本网络和功能关系？ 剖析：（1）远距离输送电网基本结构：如图2-7-1所示
图2-7-1 （2）输电导线损失的电功率：
由P损=I线2R线可推得 P损=2)(UPR线 金戈出品
（3）两个基本公式：电压关系U升=U线+U降=IR线+U降 能量关系P出=P线+P降或IU升=I2R线+IU降。 总之，远距离送电的电路属于非纯电阻电路、电功和电势不相等，电功率P=UI，电势
功率P线=222UPrI·r，在送电过程中，不变的是输送的总功率P，输电电流UPI，绝对不能由I=U/R来求电流，这是因为输电线路并非纯电阻电路，且电压U没有全部降在输电线路的电阻R上。 2.“提高电压，降低电流”是否与欧姆定律相矛盾？ 剖析：不矛盾。欧姆定律是对纯电阻耗能元件成立的定律，而“提高电压，降低电流”是从输送角度，由P=IU，且P一一的条件下得出的结论，两者没有联系。 3.高压输电是不是电压越高越好？ 剖析：输电线上的电压损失，不但有导线电阻引起的电压损失，而且有电抗引起的电压损失，电抗造成的电压损失随电压的增大而增大，所以高压输电并非电压越高越好。 另外，电压越高，对线路和变压器的技术要求就越高，线路的修建费用就会增多，所以实际输电时，综合考虑各种因素，依照不同的情况，选择适合的输电电压。 【名师解惑】 1.远距离输电问题的解法 在中学物理中远距离输电问题，由于涉及的物理量多、物理知识多、综合性强而成为学习的重点和难点。为了迅速而准确地分析解答此类问题，应按照下列解法进行。 方法是：先画出输电线路简图，标出涉及的物理量（如图2-7-2所示）。注意搞清楚在发电厂和用户之间的一升一降变压器，把整个输电线路分成三个彼此绝缘而又通过能量相互紧密联系的电路，再综合运用下面三方面知识求解。
图2-7-2 （1）能量守恒：P源出=U1I1=U2I2=P热损+P用户+P线损=I22R=U2线/R P用户=U4I4=U3I2
（2）电路知识：E=I1r+U1 U2=I2R+U3 U线=I2R
（3）变压器知识（理想）：244343122121IInnUUIInnUU 注意：高压输电电压指图中U2，输电线上损失的电压指导线电阻R上的电压降：U线=I2R 2.高压输电是怎样减小线路中功率损失的？ 剖析：线路中的电阻是要消耗电能的，电阻越大，流过的电流越大，线路中损耗就越多，根据功率公式P损=I2R可知，减小线路上的功率损失的方法有两个途径：
第一、减小输电导线上的电阻R，据电阻定律R=ρsl知，在实际输电线路中，输电导线的长度不能减小，可以用电阻率ρ小的材料，像用铜和铝等，金、银属贵重金属，做输电导线就不现实了，但在大规模集成电路里是要用这种金属导体的，最后一点是增大导体的横截面积，这又给电路的铺设带来了困难，同时也会消费大量的金属材料。 金戈出品
第二、减小输电电流I，根据公式I=UP知，要减小电流，减小输送功率是错误的选择，你的目的就是输送电能，再就是在提高电压上做文章，在输送功率一定、输电线电阻一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，根据公式P损=（UP）2R知。输电线上的功率损失将
降为原来是21n. 探究结论：采用高电压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施. 2.提高电压，就降低了电流，与欧姆定律相矛盾？ 剖析：不矛盾。欧姆定律是对纯电阻耗能元件成立的定律，而“提高电压，降低电流”是从输送角度，由P=IU，且P一一的条件下得出的结论，两者没有联系。 【讲练互动】 例1.某变电站用220V的电压输电，输电线上的功率损失是输送功率的20%，若要使功率损失降为输送功率的5%，则变电站的输电电压应为多少？ 解析：设输送功率为P 送电电压U1=220V，损失ΔP1=20%P
又ΔP1=I21R线，而11UPI
则线RUPP2121 现要求线同理RUPPP，P22222%50 由①②式得：2122%5%20UU 所以U2=2U1=440V 答案：440V 【讲练互动】 1.有一台内阻为1的发电机，供给一个学校照明用电，如图2-7-3所示，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器匝数比为4：1，输电线的总电阻R=4，全校共有22个班，每班有“220V 40W”的电灯6盏，若保证电灯全部正常发光，求：
图2-7-3 （1）发电机输出功率多大？ （2）发电机电动势多大？ （3）输电效率是多少？ （4）若使用灯数减半正常发光，则发电机输出功率是否减半？ 解析：题中未加特别说明，电压器即理想变压器，发电机的电动势E，一部分降到电源金戈出品
内阻上，另一部分为发电机的路端电压，由此展开分析 （1）对降压变压器W5280W406223322灯nPIUIU
而V8803142UU， 所以880528022UnPI灯A=6A 对升压变压器 W5424W528046222222211IURIIUIU
所以P出=5424W。 （2）因为V904V46880222RIUU， 所以V226V904414121UU
又因为A244,212212211IUIUIIUIU。 V250V12422611rIUE
（3）％％％PP971005454
5280100
出有用η
（4）电灯减少一半时，n′P灯=2640W 所以WWWRIPnP2676732640''22'2灯出 发电机的输出功率减少一半还要多。 答案：（1）5424W （2）250V （3）97% （4）2676W 例2.一台交流发电机的输出电压为250V，输出功率为100kW，向远处输电所用输电线的总电阻为8Ω，要使输电线上的功率损失不超过输送功率的5%，用户正好得到220V的电压，则供电处的升压变压器和用户处的降压器原、副线圈的匝数比各是多少？
解析：升压变压器原线圈两端电压U1=250V，通过的电流25010100311UPIA=100A。 输电线的功率损失ΔP=5%P=5%×100×103W=5×103W。输电线上电流（通过升压高压器副线圈，降压变压器原线圈的电流）81053RPIA=25A。降压变压器次级电汉（用
户电流）114750A220105101003344UPPIA。 金戈出品
升压变压器原、副线圈匝数比161400251221IInn，降压变压器原、副线圈匝数比111902511/47503443IInn。
答案：11190161 输电导线上功率损失ΔP=I2R，电压损失ΔU=IR，提高输电电压是减小功率损失和电压损失的有效途径。 【变式训练】 1.发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10，若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：在输电线路中设置的升、降压变压器中原、副线圈的匝数比。
解析：输电线因发热损耗的功率为：,4%4100%4kWkWPP得由RIP22，
输电电流即升压变压器副线圈中的电流为AARPI201010432，升压变压器原线圈中的输入电流为：AAUPI40025010100311所以升压变压器中原、副线圈的匝数之比为201400202121IInn，升压变压器副线圈两端的电压为：,5000202501122VVUnnU输电线路上的损失的电压为：VRIU2002。降
压变压器原线圈两端的电压为：.4800200500023VVVUUU所以，降压变压器原、副线圈的匝数比为：.1124022048004343UUnn 答案：1：20 240：11 【体验探究】 家庭电路的引线均有一定电阻（约几欧），因此当家中大功率用电器如空调、电炉工作时，家中原来开着的灯会变暗，下面通过一个简单的测试，可以估算出家庭电路引线部分的电阻，如图2-7-4所示，用r表示家庭电路引线部分的总电阻，V为两表笔插入插座的交流电压表，M为一个额定功率P的空调（P较大）测试时，先断开所有家庭电路，测得电压为U1，再闭合开关S，测得电压为U2。