2018-2019学年高中物理第五章交变电流5.5电能的输送课件新人教版选修3.ppt

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1、5电能的输送一、输送电能的基本要求一、输送电能的基本要求电压电压 频率频率损耗损耗二、降低输电损耗的两个途径二、降低输电损耗的两个途径1.1.输电线上的功率损失输电线上的功率损失:P=I:P=I2 2r,Ir,I为输电电流为输电电流,r,r为为_的电阻。的电阻。输电线输电线2.2.降低输电损耗的两个途径降低输电损耗的两个途径:(1)(1)减小减小输电线的输电线的_:_:在输电距离一定的情况下在输电距离一定的情况下,为为了减小了减小_,_,应当选用应当选用_的金属材料的金属材料,还要尽还要尽可能增加导线的可能增加导线的_。(2)(2)减小输电线中的减小输电线中的_:_:为减小输电为减小输电_,_

2、同时又要同时又要保证向用户提供一定的电功率保证向用户提供一定的电功率,就要提高就要提高_。电阻电阻电阻电阻电阻率小电阻率小横截面积横截面积电流电流电流电流输电电压输电电压三、电网三、电网供电供电1.1.远距离输电基本原理远距离输电基本原理:在发电站内用在发电站内用_变压器变压器_,_,然后进行远距离输电然后进行远距离输电,在用电区域通过在用电区域通过_变变压器降到所需的电压。压器降到所需的电压。升压升压升压升压降压降压2.2.电网电网:通过网状的通过网状的输电线、输电线、_,_,将许多电厂和广大用户将许多电厂和广大用户连接起来连接起来,形成全国性或地区性的输电形成全国性或地区性的输电_。变电

3、站变电站网络网络3.3.电网输电的优点电网输电的优点:(1)(1)降低一次能源降低一次能源的运输成本的运输成本,获得最大经济效益。获得最大经济效益。(2)(2)减小减小_的风险的风险,调节不同地区电力供求的平衡调节不同地区电力供求的平衡,保障供电的质量。保障供电的质量。(3)(3)合理调度电力合理调度电力,使使_的供应更加可靠的供应更加可靠,质量更高。质量更高。断电断电电力电力【思考辨析】【思考辨析】(1)(1)输电线上电功率的损失输电线上电功率的损失,与输电线的电阻成正比与输电线的电阻成正比,与与输电电流的平方成正比。输电电流的平方成正比。()(2)(2)减小输电损失可通过减小输电线的电阻和

4、降低输电减小输电损失可通过减小输电线的电阻和降低输电电流来实现。电流来实现。()(3)(3)由由P=P=可知可知,输电电压越小输电电压越小,输电线上的损失就越输电线上的损失就越小。小。()(4)(4)现在世界各国普遍采用一个电厂与一批用户现在世界各国普遍采用一个电厂与一批用户“一对一对一一”的供电方式。的供电方式。()(5)(5)采用电网送电可以降低一次能源的运输成本采用电网送电可以降低一次能源的运输成本,获得获得最大的经济效益。最大的经济效益。()提示提示:(1)(1)。由。由P=IP=I2 2r r可知可知,输电线上电功率的损失输电线上电功率的损失,与与输电线的电阻成正比输电线的电阻成正比

5、与输电电流的平方成正比。与输电电流的平方成正比。(2)(2)。由。由P=IP=I2 2r r可知可知,减小输电损失可通过减小输电线减小输电损失可通过减小输电线的电阻和降低输电电流来实现。的电阻和降低输电电流来实现。(3)(3)。输电电压越小。输电电压越小,输电电流就越大输电电流就越大,降落在输电线降落在输电线上的电压也就越大上的电压也就越大,输电线上的损失就越大。输电线上的损失就越大。(4)(4)。现在世界各国不采用一个电厂与一批用户。现在世界各国不采用一个电厂与一批用户“一一对一对一”的供电方式的供电方式,而是通过电网向用户供电。而是通过电网向用户供电。(5)(5)。采用电网送电使电能更容

6、易输送。采用电网送电使电能更容易输送,故采用电网故采用电网送电可以降低一次能源的运输成本送电可以降低一次能源的运输成本,获得最大的经济效获得最大的经济效益。益。【生活链接】【生活链接】1.1.可通过哪些措施来降低输电线路的损失可通过哪些措施来降低输电线路的损失?提示提示:输电线路上的损失功率为输电线路上的损失功率为P=IP=I2 2r,r,所以有两个途径所以有两个途径可减少电能的损失可减少电能的损失,一是减少输电线路的电阻一是减少输电线路的电阻;二是减二是减小输电导线中的电流。小输电导线中的电流。2.2.如何才能减小输电线的电阻如何才能减小输电线的电阻?提示提示:导线电阻的大小导线电阻的大小r

7、r=,因为供电和用电两点的因为供电和用电两点的距离一定距离一定,导线的长度不能任意的缩短导线的长度不能任意的缩短,可以选用电阻可以选用电阻率较低横截面积较大的导线率较低横截面积较大的导线,但是横截面积越大导线越但是横截面积越大导线越重重,架线就越困难。我国开始实验超导体供电架线就越困难。我国开始实验超导体供电,但是它但是它客观条件的要求及其维持消耗都很高。客观条件的要求及其维持消耗都很高。知识点一输电线上的电压和能量损失知识点一输电线上的电压和能量损失探究导入探究导入:远距离输电过程中远距离输电过程中,输电线上不可避免地有电压和能量输电线上不可避免地有电压和能量损失损失(1)(1)输送电能

8、为什么会有电压和能量损失输送电能为什么会有电压和能量损失?(2)(2)能量损失的大小与哪些因素有关能量损失的大小与哪些因素有关?减小输电线上的减小输电线上的能量损失有哪些措施能量损失有哪些措施?提示提示:(1)(1)因为输电线有电阻因为输电线有电阻,电流通过时必然有电势降电流通过时必然有电势降落并产生热量落并产生热量;(2);(2)减小输电线上的能量损失减小输电线上的能量损失,可通过减可通过减小输电线的电阻和减小输电电流来实现。小输电线的电阻和减小输电电流来实现。【归纳总结】【归纳总结】1.1.输电线上的电压损失输电线上的电压损失:(1)(1)电压损失电压损失:输电导线有电阻输电导线有电阻,电

9、流通过输电导线时电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端的电压比致使输电线路末端的电压比起始端电压要低起始端电压要低,这就是输电线上的电压损失。这就是输电线上的电压损失。(2)(2)减少输电线路电压损失的两种方法。减少输电线路电压损失的两种方法。减小输电线路电阻减小输电线路电阻:由由R=R=可知可知,距离一定时距离一定时,使用使用电阻率小的材料电阻率小的材料,增大导线横截面积可减小电阻。增大导线横截面积可减小电阻。减小输电电流减小输电电流:由由I=I=可知可知,当输送功率一定时当输送功率一定时,升升高电压可以减小电流。高电压可以减小电流。2.2.输电线

10、上的电功率损失输电线上的电功率损失:(1)(1)电功率损失。电功率损失。原因原因:任何输电导线都有电阻任何输电导线都有电阻,因此当电流通过输电因此当电流通过输电导线向远方输送时导线向远方输送时,输电线因有电阻而发热。输电线因有电阻而发热。功率损失的计算功率损失的计算:P=I:P=I2 2R,IR,I为输电线路上的电流为输电线路上的电流,R,R为为线路电阻。线路电阻。(2)(2)减少功率损失的方法。减少功率损失的方法。减小输电线的电阻减小输电线的电阻R:R:根据根据R=,R=,减小电阻率减小电阻率,目目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料;增大导线增大导线

11、的横截面积的横截面积S,S,这要多耗费金属材料这要多耗费金属材料,增加成本增加成本,同时给同时给输电线的架设带来很大的困难。输电线的架设带来很大的困难。减小输电电流减小输电电流I:I:根据根据I=,I=,在输送功率在输送功率P P一定一定,输电输电线电阻线电阻R R一定的条件下一定的条件下,输电电压提高到原来的输电电压提高到原来的n n倍倍,根根据据P P损损=()=()2 2R R知知,输电线上的功率损耗将降为原来输电线上的功率损耗将降为原来的的 。【易错提醒】【易错提醒】(1)(1)输电电压是指加在高压输电线起始端的电压输电电压是指加在高压输电线起始端的电压U,U,损失损失电压是指降落在输

12、电线路上的电压电压是指降落在输电线路上的电压U=IRU=IR。(2)(2)输送功率是指高压输电线起始端输出的功率输送功率是指高压输电线起始端输出的功率,损失损失功率是输电线上消耗的功率。功率是输电线上消耗的功率。(3)(3)无论从减少输电线路上的功率损失无论从减少输电线路上的功率损失,还是减少电压还是减少电压损失来看损失来看,都要求提高输电电压都要求提高输电电压,以减小输电电流。以减小输电电流。【典题通关】【典题通关】考查角度考查角度1 1 输电线上的功率损失输电线上的功率损失【典例【典例1 1】(多选多选)(2018)(2018东莞高二检测东莞高二检测)在远距离输电在远距离输电中中,输电导线

13、的总电阻为输电导线的总电阻为R,R,升压变压器输出的电压为升压变压器输出的电压为U U1 1,输出功率为输出功率为P,P,降压变压器得到的电压为降压变压器得到的电压为U U2 2,则下面表示则下面表示导线上的功率损失正确的式子是导线上的功率损失正确的式子是 ()【解题探究】【解题探究】(1)(1)如何确定输电线中的电压损失如何确定输电线中的电压损失?提示提示:U=UU=U1 1-U-U2 2。(2)(2)怎样求解输电线中的功率损失怎样求解输电线中的功率损失?提示提示:P P损损=UI=UI=或或P P损损=I=I2 2R=R=【正确解答】【正确解答】选选B B、C C。升压变压器的输出电压为。

14、升压变压器的输出电压为U U1 1,降降压变压器的输入电压为压变压器的输入电压为U U2 2,则输电线上的电压损失则输电线上的电压损失U=UU=U1 1-U-U2 2,升压输电线上损失的功率升压输电线上损失的功率P P损损=UI=(U=UI=(U1 1-U U2 2)I,P)I,P损损=UI=UI=因为输电线上的电流因为输电线上的电流为为I,I,则输电线上损失的功率则输电线上损失的功率P P损损=I=I2 2R=,R=,故故B B、C C正正确确,A,A、D D错误。错误。考查角度考查角度2 2 降低输电损耗的措施降低输电损耗的措施【典例【典例2 2】西双版纳州水资源丰富西双版纳州水资源丰富,

15、利用水力发电的电利用水力发电的电力除了供应本地使用以外力除了供应本地使用以外,还源源不断地输送至邻近还源源不断地输送至邻近东盟国家。东盟国家。20082008年总装机容量年总装机容量175175万千瓦的景洪电站万千瓦的景洪电站建成建成,之后之后,采用采用110110千伏千伏高压将高压将1111万千瓦万千瓦的电力对的电力对老挝北部供电老挝北部供电,如果从景洪到老挝北部的输电电线总如果从景洪到老挝北部的输电电线总电阻是电阻是5 5。求。求:(1)(1)输电线上损耗的功率。输电线上损耗的功率。(2)(2)输电线上产生的压降。输电线上产生的压降。(3)(3)为了进一步节约能源为了进一步节约能源,请你为

16、输电环节提出改进措请你为输电环节提出改进措施。施。【审题关键】【审题关键】序号序号信息提取信息提取输电电压输电电压U=110 kV=1.110U=110 kV=1.1105 5 V V输送功率输送功率P=1110P=11104 4 kW=1.110 kW=1.1108 8 W W输电线电阻输电线电阻r=5 r=5【正确解答】【正确解答】(1)(1)由由P=UIP=UI可得可得:电流电流 则损失的功率则损失的功率P P损损=I=I2 2r=(1 000 A)r=(1 000 A)2 25=5105=5106 6 W W。(2)(2)导线上的电压为导线上的电压为U U损损=Ir=1 000 A5=

17、510=Ir=1 000 A5=5103 3 V V。(3)(3)为了减少导线上的功率损耗为了减少导线上的功率损耗,可以通过提高输电电可以通过提高输电电压或减小导线电阻来减小输电线上功率的损耗。压或减小导线电阻来减小输电线上功率的损耗。答案答案:(1)510(1)5106 6 W W(2)510(2)5103 3 V V(3)(3)见正确解答见正确解答【过关训练】【过关训练】1.(1.(多选多选)某发电厂原来用某发电厂原来用11 kV11 kV的交变电压输电的交变电压输电,后来后来改用升压变压器将电压升到改用升压变压器将电压升到220 kV220 kV输电输电,输送的电功输送的电功率都是率都是

18、P P。若输电线路的电阻为。若输电线路的电阻为R,R,则下列说法中正确则下列说法中正确的是的是 ()A.A.根据公式根据公式I=,I=,提高电压后输电线上的电流降为原提高电压后输电线上的电流降为原来的来的 B.B.根据公式根据公式I=,I=,提高电压后输电线上的电流增为原提高电压后输电线上的电流增为原来的来的2020倍倍C.C.根据公式根据公式P P损损=I=I2 2R=R,R=R,提高电压后输电线上的功率提高电压后输电线上的功率损失减为原来的损失减为原来的 D.D.根据公式根据公式P P损损=,=,提高电压后输电线上的功率损失提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的增大为原来的400400倍

19、倍【解析】【解析】选选A A、C C。输电线上电流为。输电线上电流为I=,I=,也可以用也可以用I=I=来表示来表示,其中其中UU为输电线电阻为输电线电阻R R两端的电压两端的电压,而不而不是输送电压是输送电压,故故A A正确正确,B,B错误错误;输电线上的功率损失为输电线上的功率损失为P P损损=I=I2 2R=R,CR=R,C正确正确;如果用如果用P P损损=,=,则则U U应为应为R R两端的电压两端的电压U,U,故故D D错误。错误。2.5002.500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程工程,我省超高压输电工程正在紧张建设之中。若输

20、送我省超高压输电工程正在紧张建设之中。若输送功率为功率为3 2003 200万千瓦万千瓦,原来采用原来采用200200千伏输电千伏输电,由于输电由于输电线有电阻而损失的电功率为线有电阻而损失的电功率为P,P,则采用则采用500500千伏超高压输千伏超高压输电后在输电线上损失的电功率为电后在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变设输电线的电阻未变)()()A.4PA.4PB.0.16PB.0.16PC.2.5PC.2.5PD.6.25PD.6.25P【解析】【解析】选选B B。由于。由于P=UI,P=UI,输电线上损失的热功率输电线上损失的热功率P P损损=I=I2 2r=()r=()2 2

21、r,r,所以有所以有:P P损损=0.16P=0.16P损损,B,B对。对。知识点二高压输电过程的分析与计算知识点二高压输电过程的分析与计算探究导入探究导入:高压输电可以减少输电线上的电压和能量损失。高压输电可以减少输电线上的电压和能量损失。(1)(1)如何完成高压输电和低压用电如何完成高压输电和低压用电?(2)(2)什么是输电电压和损失电压什么是输电电压和损失电压?如何减小线路上的电如何减小线路上的电压损失压损失?提示提示:(1)(1)通过升压变压器达到高压输电通过升压变压器达到高压输电,再通过降压变再通过降压变压器降压后输送给用户。压器降压后输送给用户。(2)(2)输电电压是指升压变压器的

22、输出电压输电电压是指升压变压器的输出电压,损失电压是损失电压是指电流通过输电线降落在输电线上的电压指电流通过输电线降落在输电线上的电压,可通过减小可通过减小输电线的电阻和提高输电电压来减小输电线上的电压输电线的电阻和提高输电电压来减小输电线上的电压和功率损失。和功率损失。【归纳总结】【归纳总结】1.1.输电过程示意图输电过程示意图:2.2.高压输电过程的几个电压的区别高压输电过程的几个电压的区别:(1)(1)输送电压输送电压:输电线始端电压输电线始端电压,如图中的如图中的U U2 2。(2)(2)用户电压用户电压:最终用户得到的电压最终用户得到的电压,如图中的如图中的U U4 4。(3)(3)

23、损失电压损失电压:表示形式表示形式:输电线始端电压与末端电压的差值即输电线始端电压与末端电压的差值即U=UU=U2 2-U-U3 3=I=I2 2R R。形成原因形成原因:输电线上的电压损失原因是输电导线有电输电线上的电压损失原因是输电导线有电阻阻,电流通过输电线时电流通过输电线时,会在线路上产生电势降落会在线路上产生电势降落,致使致使输电线路末端的电压比起始端电压要低。输电线路末端的电压比起始端电压要低。3.3.输电过程的几个基本关系输电过程的几个基本关系:(1)(1)功率关系功率关系:P:P1 1=P=P2 2,P,P2 2=P=P线线+P+P3 3,P,P3 3=P=P4 4。(2)(2

24、)电压、电流关系电压、电流关系:U U2 2=U=U线线+U+U3 3,I,I2 2=I=I3 3=I=I线线。(3)(3)输电电流输电电流:I:I线线=(4)(4)输电导线上损耗的电功率输电导线上损耗的电功率:P P线线=I=I线线U U线线=R=R线线=()=()2 2R R线线。【典题通关】【典题通关】【典例】【典例】风力发电作为新型环保新能源风力发电作为新型环保新能源,近几年来得近几年来得到了快速发展。如果风车阵中某发电机输出功率为到了快速发展。如果风车阵中某发电机输出功率为100 kW,100 kW,输出电压是输出电压是250 V,250 V,先后经过一升压变压器和先后经过一升压变压

25、器和一降压变压器传输后送到用户一降压变压器传输后送到用户,设用户得到的电压是设用户得到的电压是220 V,220 V,输电线总电阻为输电线总电阻为10 10。若输电线中因发热而。若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的损失的功率为输送功率的4%,4%,试求试求:(1)(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比各为多少匝数比各为多少?(2)(2)用户得到的电功率是多少用户得到的电功率是多少?【规范解答】【规范解答】(1)(1)输电线中损失的功率为输电线中损失的功率为:P:P损损=P=P1 14%=4%=得得I I2 2=20 A,=20

26、A,而而I I1 1=得得I I1 1=400 A=400 A故升压变压器原、副线圈匝数比为故升压变压器原、副线圈匝数比为:输电线上损失的电压为输电线上损失的电压为:U:U损损=I=I2 2R R得得U U损损=200 V=200 V输送电压为输送电压为U U2 2,由由 得得U U2 2=5 000 V=5 000 V降压变压器原线圈两端的电压为降压变压器原线圈两端的电压为:U U3 3=_=4 800 V=4 800 VU U2 2-U-U损损故降压变压器原、副线圈匝数比为故降压变压器原、副线圈匝数比为:(2)(2)用户得到的电功率为用户得到的电功率为:P:P用用=_,即即P P用用=96

27、 kW=96 kW。答案答案:(1)(1)(2)96 kW(2)96 kWP P1 1-P-P损损【规律方法】【规律方法】远距离输电问题的分析思路远距离输电问题的分析思路(1)(1)明确远距离输电的过程明确远距离输电的过程,画出输电的过程图。画出输电的过程图。(2)(2)清楚远距离输电过程图的三个独立的回路。清楚远距离输电过程图的三个独立的回路。(3)(3)变压器是连接三个回路的关键变压器是连接三个回路的关键,明确各个回路的电明确各个回路的电压、电流间的关系。压、电流间的关系。(4)(4)从输电电压、输电功率或输电线的功率损失与输电从输电电压、输电功率或输电线的功率损失与输电线的电阻计算输电电

28、流。线的电阻计算输电电流。(5)(5)分清输电电压和输电线上的电压分清输电电压和输电线上的电压,确定输电功率、确定输电功率、输电线损失功率和用户得到的功率。输电线损失功率和用户得到的功率。(6)(6)根据欧姆定律确定用电回路中各个元件的电压、电根据欧姆定律确定用电回路中各个元件的电压、电流和功率。流和功率。【过关训练】【过关训练】1.(1.(多选多选)某小型水电站的电能某小型水电站的电能输送示意图如图所示输送示意图如图所示,发电机发电机通过升压变压器通过升压变压器T T1 1和降压变压器和降压变压器T T2 2向用户供电。已知向用户供电。已知输电线的总电阻为输电线的总电阻为R,R,降压变压器降

29、压变压器T T2 2的原、副线圈匝的原、副线圈匝数之比为数之比为41,41,降压变压器副线圈两端交变电压降压变压器副线圈两端交变电压u=u=220 sin(100t)V,220 sin(100t)V,降压变压器的副线圈与阻降压变压器的副线圈与阻值值R R0 0=11=11的电阻组成闭合电路。若将变压器视为的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器理想变压器,则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是 ()A.A.通过通过R R0 0电流的有效值是电流的有效值是20 A20 AB.B.降压变压器降压变压器T T2 2原、副线圈的电压比为原、副线圈的电压比为4141C.C.升压变压器升压变压器T

30、T1 1的输出电压等于降压变压器的输出电压等于降压变压器T T2 2的输入电的输入电压压D.D.升压变压器升压变压器T T1 1的输出功率大于降压变压器的输出功率大于降压变压器T T2 2的输入功的输入功率率【解析】【解析】选选A A、B B、D D。降压变压器副线圈两端交变电压。降压变压器副线圈两端交变电压有效值为有效值为 =220 V,=220 V,负载电阻为负载电阻为11,11,所以通所以通过过R R0 0电流的有效值是电流的有效值是20A,20A,故故A A正确正确;因为降压变压器因为降压变压器T T2 2的的原、副线圈匝数之比为原、副线圈匝数之比为41,41,所以原、副线圈的电压之所

31、以原、副线圈的电压之比为比为41,41,故故B B正确正确;由于输电线上有电阻导致降压变压由于输电线上有电阻导致降压变压器器T T2 2的输入电压低于升压变压器的输入电压低于升压变压器T T1 1的输出电压的输出电压,故故C C错误错误;升压变压器升压变压器T T1 1的输入与输出功率相等的输入与输出功率相等,降压变压器降压变压器T T2 2的的输入与输出功率也相等输入与输出功率也相等,但升压变压器但升压变压器T T1 1的输出功率大的输出功率大于降压变压器于降压变压器T T2 2的输入功率的输入功率,原因是导线上的电阻消耗原因是导线上的电阻消耗功率功率,故故D D正确。正确。2.2.某发电站

32、通过燃烧煤来发电。发电站通过升压变压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器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明用户户,发电机输出功率是发电机输出功率是120 kW,120 kW,输出电压是输出电压是240 V,240 V,升压升压变压器原、副线圈的匝数之比为变压器原、副线圈的匝数之比为125,125,输电线的总电输电线的总电阻为阻为10,10,用户需要的电压为用户需要的电压为220 V220 V。则。则:(1)(1)输输电线上损失的电功率为多少电线上损失的电功率为多少?(2)(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少降压变压器原、副线圈

33、的匝数比为多少?【解析】【解析】(1)(1)根据理想变压器的变压规律根据理想变压器的变压规律 得输电电压得输电电压U U2 2=240 V=6 000 V=240 V=6 000 V输电电流输电电流I I2 2=输电线上损失的功率输电线上损失的功率P=r=20P=r=202 210 W=4 000 W10 W=4 000 W。(2)(2)输电线上损失的电压输电线上损失的电压U=IU=I2 2r=2010 V=200 Vr=2010 V=200 V降压变压器原线圈两端的电压降压变压器原线圈两端的电压U U3 3=U=U2 2-U=6 000 V-200 V=5 800 V-U=6 000 V-2

34、00 V=5 800 V根据理想变压器的变压规律得根据理想变压器的变压规律得:答案答案:(1)4 000 W(1)4 000 W(2)(2)【补偿训练】【补偿训练】1.1.如图为远如图为远距离输电示意图距离输电示意图,两变压器均两变压器均为理想变压器为理想变压器,升压变压器升压变压器T T的原、副线圈匝数分别为的原、副线圈匝数分别为n n1 1、n n2 2,在在T T的原线圈两端接入一电压的原线圈两端接入一电压u=Uu=Um msintsint的交流的交流电源电源,若输送电功率为若输送电功率为P,P,输电线的总电阻为输电线的总电阻为2r,2r,不考虑不考虑其他因素的影响其他因素的影响,则输电

35、线上损失的电功率为则输电线上损失的电功率为()【解析】【解析】选选C C。由。由I I1 1=和和 得得I Ir r=I=I2 2=则输电线上损失的功率则输电线上损失的功率P Pr r=2r=2r=故选故选C C。2.2.交流发电机的路端电压为交流发电机的路端电压为220 V,220 V,输出的电功率为输出的电功率为4 400 W,4 400 W,发电机到用户单根输电线的电阻为发电机到用户单根输电线的电阻为2,2,求求:(1)(1)用户得到的电压和电功率各是多少用户得到的电压和电功率各是多少?(2)(2)如果用变压比为如果用变压比为110110的升压变压器升压后向用户的升压变压器升压后向用户输

36、电输电,用户处再用变压比为用户处再用变压比为101101的降压变压器降压后的降压变压器降压后使用使用,那么用户得到的实际电压和电功率又是多少那么用户得到的实际电压和电功率又是多少?并并画出全过程的线路示意图。画出全过程的线路示意图。【解析】【解析】(1)(1)不用变压器不用变压器,直接输电时直接输电时:电线中电流电线中电流:I=20 A:I=20 A电线上损失的电压电线上损失的电压:U:U损损=I=IR R线线=2022 V=80 V=2022 V=80 VP P损损=I=IU U损损=1 600 W=1 600 W用户得到的电压用户得到的电压:U:U户户=220 V-80 V=140 V=2

37、20 V-80 V=140 VP P户户=P-P=P-P损损=4 400 W-1 600 W=2 800 W=4 400 W-1 600 W=2 800 W(2)(2)用变压器时用变压器时,电路如图所示。电路如图所示。U U1 1=U=10220 V=2 200 V=U=10220 V=2 200 VI I线线=2 A=2 AU U2 2=U=U1 1-I-I线线R=2 200 V-24 V=2 192 VR=2 200 V-24 V=2 192 V 所以所以U U户户=2 192 V=219.2 V=2 192 V=219.2 VP P户户=P-R=4 400 W-44 W=4 384 W=

38、P-R=4 400 W-44 W=4 384 W。答案答案:(1)140 V(1)140 V2 800 W2 800 W(2)219.2 V(2)219.2 V4 384 W4 384 W图见解析图见解析【拓展例题】【拓展例题】考查内容考查内容:远距离输电实例分析远距离输电实例分析【典例】【典例】有一台内阻为有一台内阻为1 1 的发电机的发电机,供给一学校照明供给一学校照明用电用电,如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为14,14,降压变压器原、副线圈匝数比为降压变压器原、副线圈匝数比为41,41,输电线的输电线的总电阻为总电阻为4 4。全校共有。全校共有

39、2222个班个班,每班有每班有“220 V220 V40 40 W”W”灯灯6 6盏盏,若保证电灯全部正常发光若保证电灯全部正常发光,则则:(1)(1)发电机的电动势为多大发电机的电动势为多大?(2)(2)发电机的输出功率为多大发电机的输出功率为多大?(3)(3)输电效率为多少输电效率为多少?【正确解答】【正确解答】由题意知由题意知U U4 4=220 V=220 V则则I I3 3=n=226 A=24 An=226 A=24 A由降压变压器变压关系由降压变压器变压关系:得得U U3 3=880 V=880 V由降压变压器变流关系由降压变压器变流关系:得得I I2 2=6 A=6 A又因为又

40、因为U U2 2=U=U3 3+I+I2 2R=880 V+64 V=904 VR=880 V+64 V=904 V由升压变压器变压关系由升压变压器变压关系:得得U U1 1=226 V=226 V由升压变压器变流关系由升压变压器变流关系:得得I I1 1=24 A=24 A(1)(1)发电机的电动势发电机的电动势:E=U:E=U1 1+I+I1 1r=250 Vr=250 V。(2)(2)发电机的输出功率发电机的输出功率P P出出=EI=EI1 1-r=5 424 W-r=5 424 W。(3)(3)输电的效率输电的效率=100%=100%=97%=100%=100%=97%。答案答案:(1

41、)250 V(1)250 V(2)5 424 W(2)5 424 W(3)97%(3)97%物理模型构建物理模型构建远距离输电基本电路模型远距离输电基本电路模型1.1.建模背景建模背景:安全、可靠、高效的输送电能。安全、可靠、高效的输送电能。2.2.模型特点模型特点:理想的升压和降压变压器。理想的升压和降压变压器。【案例示范】【案例示范】远距离输电的原理图如图所示远距离输电的原理图如图所示,升压变压升压变压器原、副线圈的匝数分别为器原、副线圈的匝数分别为n n1 1、n n2 2,电压分别为电压分别为U U1 1、U U2 2,电流分别为电流分别为I I1 1、I I2 2,输电线上的电阻为输

42、电线上的电阻为R,R,变压器为理想变压器为理想变压器变压器,则下列关系式中正确的是则下列关系式中正确的是【解析】【解析】选选D D。理想变压器原、副线圈两端的电压与线。理想变压器原、副线圈两端的电压与线圈的匝数成正比圈的匝数成正比,有有:由能量守恒定律可由能量守恒定律可知知:P:P1 1=I=I1 1U U1 1=P=P2 2=I=I2 2U U2 2,故故D D正确正确;因此因此 故故A A错误错误;输输电线两端的电压应为升压器副线圈两端电压与降压器电线两端的电压应为升压器副线圈两端电压与降压器原线圈两端电压原线圈两端电压U U3 3之差之差,因此根据欧姆定律有因此根据欧姆定律有:I:I2

43、2=故故B B错误错误;降压器的输入功率为降压器的输入功率为P P3 3=I=I2 2U U3 3,因此有因此有:I:I1 1U U1 1=R+I R+I2 2U U3 3,故故C C错误。错误。【类题训练】【类题训练】(2018(2018济宁高二检测济宁高二检测)发电站需向远距发电站需向远距离负载供电离负载供电,若发电机输出电压若发电机输出电压U U1 1=230 V,=230 V,输出功率输出功率P P1 1=2.310=2.3105 5 W,W,负载额定电压负载额定电压U U4 4=220 V,=220 V,输电线总电阻输电线总电阻R R0 0=1,=1,要求输电线损失功率为要求输电线损失功率为1.0101.0104 4 W,W,求求:(1)(1)输电线电流输电线电流I I2 2大小。大小。(2)(2)升压变压器原、副线圈匝数比。升压变压器原、副线圈匝数比。(3)(3)降压变压器原、副线圈匝数比。降压变压器原、副线圈匝数比。【解析】【解析】(1)(1)由由P P损损=R=R0 0得得(3)U(3)U3 3=U=U2 2-U-U损损=U=U2 2-I-I2 2R R0 0=(2 300-1001)V=2 200 V=(2 300-1001)V=2 200 V 答案答案:(1)100 A(1)100 A(2)110(2)110(3)101(3)101