《2020_2021学年新教材高中物理第3章交变电流与远距离输电4电能的远距离输送课件鲁科版选择性必修第二册202106262124.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020_2021学年新教材高中物理第3章交变电流与远距离输电4电能的远距离输送课件鲁科版选择性必修第二册202106262124.ppt（64页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第4节电能的远距离输送一、采用高压输电的原因一、采用高压输电的原因1.1.两种损失：两种损失：必备知识必备知识素养奠基素养奠基两种损失两种损失原因分析原因分析大小表示大小表示 减小办法减小办法电功率损失电功率损失电流产生电流产生_P=_P=_减小减小R R减小减小I I电压损失电压损失输电线电阻输电线电阻和输电线和输电线_U=_U=_减小减小I I减小减小R R热效应热效应I I2 2R R电抗电抗IRIR2.2.高压输电：在保证输送电功率高压输电：在保证输送电功率P P不变的前提下提高输送电压，会减小不变的前提下提高输送电压，会减小_，从而减小导线上的电功率损失和电压损失。从而减小导线上的电
2、功率损失和电压损失。电流电流二、高压交流输电与直流输电二、高压交流输电与直流输电1.1.高压交流输电：高压交流输电：(1)(1)交流输电的缺陷：交流输电电路中不仅有电阻，而且还有电感和交流输电的缺陷：交流输电电路中不仅有电阻，而且还有电感和_。(2)(2)交流输电并网的要求：交流输电并网的要求：并联输电线中的交变电流相位必须并联输电线中的交变电流相位必须_。交变电流的频率必须交变电流的频率必须_。电容电容相同相同相同相同2.2.高压直流输电：高压直流输电：(1)(1)工作程序：工作程序：交变电流升压后输送到交变电流升压后输送到_，把高压交变电流变换成高压直流电流，经，把高压交变电流变换成高压直
3、流电流，经高压直流线路输送到用电地区后，将高压直流电流变换成高压高压直流线路输送到用电地区后，将高压直流电流变换成高压_，再经降压变压器降压。再经降压变压器降压。整流器整流器交变电流交变电流(2)(2)高压直流输电的优点：高压直流输电的优点：节约线材；输电杆塔节约线材；输电杆塔_，占地面积小。，占地面积小。不存在不存在_和和_引起的损耗。引起的损耗。不需要考虑电网中各台交流发电机的不需要考虑电网中各台交流发电机的_问题。问题。结构简单结构简单感抗感抗容抗容抗同步运行同步运行3.3.在输电过程中下列符合事实的是在输电过程中下列符合事实的是_在输送功率和输电电压一定时，使用同种材料的导线时，越粗的
4、导线损失在输送功率和输电电压一定时，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小。的电压越小。从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。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。于发电机输出的电压。三、电能的利用与社会发展三、电能的利用与社会发展1.1.电能的优点：电能的优点：电能通过发电厂和电力网实现了集中生产，分散使用，便于电能通过发电厂和电力网实现了集中生产，分散使用，便于_和分配。电动机灵和分配。电动机灵活、活、_、适应力强，更加
5、广泛地应用于工农业生产领域。、适应力强，更加广泛地应用于工农业生产领域。2.2.电能的来源及转化：电能的来源及转化：电能是二次能源，主要来自热能、水能、电能是二次能源，主要来自热能、水能、_、风能等其他形式的能，这些能量、风能等其他形式的能，这些能量转化为电能都离不开转化为电能都离不开_。3.3.电能的社会价值与弊端：电能的社会价值与弊端：电能的利用提高了劳动电能的利用提高了劳动_，解放了劳动者。但不可再生能源的过度开发和利用，解放了劳动者。但不可再生能源的过度开发和利用，又带来了水土流失、又带来了水土流失、_、生态失衡等严重后果。、生态失衡等严重后果。传输传输小巧小巧原子能原子能发电机发电机
6、生产率生产率环境污染环境污染关键能力关键能力素养形成素养形成一输电线上的电压和电能损失一输电线上的电压和电能损失考查角度考查角度1 1 计算输电线上的电压损失和功率损失计算输电线上的电压损失和功率损失1.1.电压损失：由于输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电电压损失：由于输电导线有电阻，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压势降落，致使输电线路末端的电压U U3 3比起始端电压要低，这就是输电线路上的比起始端电压要低，这就是输电线路上的电压损失，电压损失，U=UU=U2 2-U-U3 3=IR=IR线线。对于交流电路，感抗和容抗也会造成电压损失，高。
7、对于交流电路，感抗和容抗也会造成电压损失，高中阶段暂不研究。中阶段暂不研究。2.2.功率损失：由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化功率损失：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。设输电电流为为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因。设输电电流为I I，输，输电线的电阻为电线的电阻为R R线线，则功率损失为，则功率损失为P=IP=I2 2R R线线。【思考思考讨论讨论】在电能的输送过程中，在电能的输送过程中，U U为输电电压，为输电电压，r r为输电线电阻，则输电线中电流为为输电线电阻，则输电线中电流
8、为I= I= ，这种说法对吗？，这种说法对吗？( (物理观念物理观念) )提示：提示：不对。不对。U U为输电电压，而不是加在输电导线上的电压。为输电电压，而不是加在输电导线上的电压。Ur【典例示范典例示范1 1】如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压如图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是U U，用等效总电阻是，用等效总电阻是r r的两条输电线输电，输电线路中的电流是的两条输电线输电，输电线路中的电流是I I1 1，其末端间，其末端间的电压为的电压为U U1 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。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户
9、端的电流为I I2 2。则则( () )A.A.用户端的电压为用户端的电压为 B.B.输电线上的电压降为输电线上的电压降为U UC.C.理想变压器的输入功率为理想变压器的输入功率为 D.D.输电线路上损失的电功率为输电线路上损失的电功率为I I1 1U U112I UI21I r【解题探究解题探究】(1)(1)理想变压器输入功率与输出功率的关系是什么？理想变压器输入功率与输出功率的关系是什么？提示：提示：输入功率等于输出功率。输入功率等于输出功率。(2)(2)如何求解输电线上的电压降？如何求解输电线上的电压降？提示：提示：U U损损=I=I线线r r线线。(3)(3)如何求解输电线上的功率损失
10、？如何求解输电线上的功率损失？提示：提示：P P损损= r= r。【解析解析】选选A A。理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为。理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U U2 2，所，所以以I I1 1U U1 1=U=U2 2I I2 2，A A项正确；输电线上电压降为项正确；输电线上电压降为U=IU=I1 1r r，或者，或者U=U-UU=U-U1 1，B B项错误；项错误；理想变压器输入功率为理想变压器输入功率为P=IP=I1 1U U1 1，C C项错误；损失的功率项错误；损失的功率P= rP= r，D D项错误。项错误。2I线21I【误区警示误区警示】(1)
11、(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，损失电压是指，损失电压是指降落在输电线路上的电压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的输出功率，损失功率是输电线上消耗的输送功率是指高压输电线起始端的输出功率，损失功率是输电线上消耗的功率。功率。考查角度考查角度2 2 减小输电线上电压、功率损失的方法减小输电线上电压、功率损失的方法根据电压损失的表达式根据电压损失的表达式U=IRU=IR线线和功率损失和功率损失P=IP=I2 2R R线线可知，要减少输电可知，要减少输电线上的电压损失和功率损失，有两种方法：线上
12、的电压损失和功率损失，有两种方法：(1)(1)减小输电线的电阻减小输电线的电阻R R线线：根据电阻定律可知：根据电阻定律可知R R线线= = ，要减小输电线的电阻，要减小输电线的电阻R R线线，可采用下述方法：，可采用下述方法：lS减小材料的电阻率减小材料的电阻率。银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小。银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线材料。的铜或铝作输电线材料。减小输电线的长度减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离。不可行，因为要保证输电距离。增加导线的横截面积。可适当增大横截面积，太粗不可能，既不经济又架设增加导线的横截面积。可适当增大横截面积，
13、太粗不可能，既不经济又架设困难。另外，用增大输电导线横截面积的方法来减小电阻，对低压照明电路有困难。另外，用增大输电导线横截面积的方法来减小电阻，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，故这种方法在高压输电中的应用效果不佳。种方法在高压输电中的应用效果不佳。(2)(2)减小输电电流。减小输电电流。在输电功率一定的条件下，根据在输电功率一定的条件下，根据P=UIP=UI可知，要减小输电线中的电流可知，要减小输电线中的电流I I，必须，必须提高输电电压提高输电电压U U。在输送功率在输送功率
14、P P一定，输电线电阻一定，输电线电阻R R线线一定的条件下，输电电压提高到原来的一定的条件下，输电电压提高到原来的n n倍，根据倍，根据U=IRU=IR线线= R= R线线知，输电线上的电压损失将变为原来的知，输电线上的电压损失将变为原来的 。根据根据P=( )P=( )2 2RR线线知，输电线上的功率损失将降为原来的知，输电线上的功率损失将降为原来的 。所以减小输电电流，采用高压输电的方法比减小输电线电阻的方法更有效。所以减小输电电流，采用高压输电的方法比减小输电线电阻的方法更有效。PU1nPU21n【典例示范典例示范2 2】某变电站用某变电站用220 V220 V的电压输电，导线上损失的
15、功率为输送功率的的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%20%。若要使导线上损失的功率降为输送功率的。若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%5%，则输电电压应为多少？，则输电电压应为多少？【解析解析】设输送功率为设输送功率为P P，输电电压，输电电压U U1 1=220 V=220 V时，损失功率时，损失功率PP1 1=20%P=20%P又因为又因为PP1 1= R= R线线，I I1 1= = 解得解得PP1 1= R= R线线现要求现要求PP2 2=5%P=5%P，同理，同理PP2 2= R= R线线因此可得因此可得 所以所以U U2 2=2U=2U1 1=440 V=440 V。
16、答案：答案：440 V440 V21I1PU221PU222PU212221PU20%P5%U【规律方法规律方法】计算输电线上功率损失的两种方法计算输电线上功率损失的两种方法(1)P(1)P损损=UI= =UI= ，UU是输电线两端的电压，即输电线上损失的电压。是输电线两端的电压，即输电线上损失的电压。(2)P(2)P损损=( )=( )2 2R R线线，U U是指输送电压，即从发电站发出后，经过变压器升高后是指输送电压，即从发电站发出后，经过变压器升高后的电压。的电压。2UR线（）PU【素养训练素养训练】( (多选多选)(2020)(2020全国全国卷卷) )特高压输电可使输送中的电能损耗和
17、电压损失大幅降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 A处采用处采用550 kV550 kV的的超高压向超高压向B B处输电，输电线上损耗的电功率为处输电，输电线上损耗的电功率为PP，到达，到达B B处时电压下降了处时电压下降了UU。在保持在保持A A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV1 100 kV特高压特高压输电，输电线上损耗的电功率变为输电，输电线上损耗的电功率变为PP，到达，到达B B处时电压下降了处
18、时电压下降了UU。不考。不考虑其他因素的影响，则虑其他因素的影响，则 ( () )A.P= PA.P= PB.P= PB.P= PC.U= UC.U= UD.U= UD.U= U【解析解析】选选A A、D D。由电功率公式得。由电功率公式得P=IP=I2 2R R， 输电线上电压下降输电线上电压下降U=IRU=IR，输电，输电电流为电流为I= I= ，在输送的电功率和输电线电阻都不变时，在输送的电功率和输电线电阻都不变时，U U变为原来的变为原来的2 2倍，电倍，电流变为原来的流变为原来的 ，则，则P= PP= P，U= UU= U，选项，选项A A、D D正确，正确，B B、C C错错误。误
19、。14141212PU121214【补偿训练补偿训练】( (多选多选) )如图为远距离高压输电的示意图。关于如图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是远距离输电，下列表述正确的是( () )A.A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的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电能损失B.B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的C.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.D.高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是
20、电压越高越好高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【解析解析】选选A A、B B、D D。电路中的功率损耗。电路中的功率损耗P=IP=I2 2R R线线，而，而R R线线= = ，增大输电线，增大输电线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A A项正项正确；由确；由P=UIP=UI来看，在输送功率一定的情况下，输送电压来看，在输送功率一定的情况下，输送电压U U越大，则输电电流越越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，小，则功率损耗越小，B B项正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流项正确；若输
21、电电压一定，输送功率越大，则电流I I越越大，电路中损耗的电功率越大，大，电路中损耗的电功率越大，C C项错误；输电电压并不是电压越高越好，因项错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D D项正确。项正确。lS二高压输电过程中的分析与计算二高压输电过程中的分析与计算1.1.远距离输电的几个基本关系式远距离输电的几个基本关系式(1)(1)功率关系：功率关系：P P1 1=P=P2 2，P P2 2=P=P损损+P+P3 3，P P3 3=P=P4 4。(2)(2)电压关系：电压关系： ，U U2 2=U=U线线+U+U3 3
22、， 。(3)(3)电流关系：电流关系： ，I I2 2=I=I线线=I=I3 3， 。(4)(4)输电电流：输电电流：I I线线= = 。1122UnUn3344UnUn1221InIn3443InIn323223UPUUPUURR线线线(5)(5)输电导线上损耗的电功率输电导线上损耗的电功率P P损损=P=P2 2-P-P3 3= R= R线线= =U= =U线线 (6)(6)输电导线上的电压损失输电导线上的电压损失U U线线=I=I线线R R线线=U=U2 2-U-U3 3。2I线2UR线线2.2.两个联系两个联系(1)(1)线圈线圈1(1(匝数为匝数为n n1 1) )和线圈和线圈2(2
23、(匝数为匝数为n n2 2) )中各个量间的关系是：中各个量间的关系是： ，I I1 1n n1 1=I=I2 2n n2 2，P P1 1=P=P2 2。(2)(2)线圈线圈3(3(匝数为匝数为n n3 3) )和线圈和线圈4(4(匝数为匝数为n n4 4) )中各个量间的关系是：中各个量间的关系是： ，I I3 3n n3 3=I=I4 4n n4 4，P P3 3=P=P4 4。1122UnUn3344UnUn【思考思考讨论讨论】如图是我们常见的高压输电线路。如图是我们常见的高压输电线路。 (1)(1)由电厂输出的电压采用什么方法获得高电压？由电厂输出的电压采用什么方法获得高电压？( (
24、物理观念物理观念) )(2)(2)如何获得用户所需的如何获得用户所需的220 V220 V的电压？的电压？ ( (科学思维科学思维) )提示：提示：(1)(1)采用升压变压器变压获得高电压。采用升压变压器变压获得高电压。(2)(2)用户端采用降压变压器变压获得用户端采用降压变压器变压获得220 V220 V电压。电压。【典例示范典例示范】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( (升压变压升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器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，若发电机的输出功率是100
25、kW100 kW，输出，输出电压是电压是250 V250 V，升压变压器的原副线圈的匝数比为，升压变压器的原副线圈的匝数比为125125，求：，求： (1)(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流。升压变压器的输出电压和输电导线中的电流。(2)(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%4%，求输电导线的总电阻和降压，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。变压器原线圈两端的电压。【解析解析】(1)(1)对升压变压器，据公式对升压变压器，据公式 ，则升压变压器的输出电压则升压变压器的输出电压U U2 2= U= U1 1= = 250 V=6
26、250 V250 V=6 250 V，输电导线中的电流输电导线中的电流I I2 2= A=16 A= A=16 A。2211UnUn21nn25132122PP100 10UU6 250(2)P(2)P损损= R= R线线=0.04P=0.04P1 1，所以所以R R线线= =15.625 = =15.625 ，因为因为U=UU=U2 2-U-U3 3=I=I2 2R R线线，所以所以U U3 3=U=U2 2-I-I2 2R R线线=6 250 V-16=6 250 V-1615.625 V=6 000 V15.625 V=6 000 V。答案：答案：(1)6 250 V(1)6 250 V
27、16 A16 A(2)15.625 (2)15.625 6 000 V6 000 V22I512220.04P0.04 10I16【规律方法规律方法】远距离输电问题的解题步骤远距离输电问题的解题步骤(1)(1)正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量。正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量。(2)(2)抓住变压器变压前后各量间的关系，求出输电线上的电流。抓住变压器变压前后各量间的关系，求出输电线上的电流。(3)(3)计算电路功率问题时常用关系式：计算电路功率问题时常用关系式：P P损损= R= R线线，注意输电线上的功率损失和，注意输电线上的功率损失和电压损失。电压损失。(4)(4)电网
28、送电遵循电网送电遵循“用多少给多少用多少给多少”的原则，说明原线圈中的电流由副线圈中的原则，说明原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。的电流决定。2I线【素养训练素养训练】1.1.如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则的图像，则( () ) A.A.用户用电器上交流电的频率是用户用电器上交流电的频率是100 Hz100 HzB.B.发电机输出交流电的电压有效值是发电机输出交流电的电压有效值是500 V500 VC.C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定输电线的电流只由降压变压器原副
29、线圈的匝数比决定D.D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小【解析解析】选选D D。由图乙可知交流电的周期为。由图乙可知交流电的周期为0.02 s0.02 s，频率为，频率为50 Hz50 Hz，则，则A A错误；错误；发电机输出电压的有效值是发电机输出电压的有效值是 V V，则，则B B错误；输电线上的电流由用户消耗的功错误；输电线上的电流由用户消耗的功率及降压变压器原副线圈的匝数比共同决定，则率及降压变压器原副线圈的匝数比共同决定，则C C错误；当用户用电器的总电错误；当用户用电器的总电阻增大时，用户消耗功率变小，降压变压器输
30、入功率变小，阻增大时，用户消耗功率变小，降压变压器输入功率变小，I I线线变小，变小，P P损损= R= R线线，R R线线未变，则输电线上损失的功率减少，故未变，则输电线上损失的功率减少，故D D正确。正确。50022I线2.2.输送输送4.04.010106 6 W W的电能，若发电机输出电压为的电能，若发电机输出电压为2 000 V2 000 V，选用变压器升压后应，选用变压器升压后应用横截面积为用横截面积为4.25 cm4.25 cm2 2的铜导线，把电能送到的铜导线，把电能送到400 km400 km远处，线路损耗的功率为远处，线路损耗的功率为5.05.010105 5 W W。若已
31、知铜的电阻率。若已知铜的电阻率=1.7=1.71010-8-8 m m，求：，求：(1)(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；应选用匝数比为多少的升压变压器；(2)(2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大。在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大。【解析解析】(1)(1)由由P=IP=I2 2R R得得I= I= ，式中，式中P P为线路损耗功率，为线路损耗功率，R R为线路总电阻，为线路总电阻，两条导线总电阻两条导线总电阻R= R= ，则则R=1.7R=1.71010-8-8 =32 =32 所以所以I= =125 AI= =125 APRL2LSS542 4 104.
32、25 10 PR因为因为P P输入输入=P=P输出输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为，所以在升压变压器副线圈两端的电压为U U2 2= =3.2= =3.210104 4 V V故故 。(2)(2)设设UU2 2为降压变压器原线圈两端的电压，则为降压变压器原线圈两端的电压，则UU2 2=U=U2 2-IR=2.8-IR=2.810104 4 V V。答案：答案：(1)116(1)116(2)2.8(2)2.810104 4 V V2PI1122nU1nU16【补偿训练补偿训练】 1.(1.(多选多选) )远距离输电的简化电路如图所示，发电厂的输出电压是远距离输电的简化电路如图所示，发电厂
33、的输出电压是U U，两条，两条输电线输电的等效总电阻为输电线输电的等效总电阻为r r，输电线路中的电流是，输电线路中的电流是I I1 1，其末端间的电压为，其末端间的电压为U U1 1。在输电线与用户间连有一理想降压变压器，其原副线圈匝数比为在输电线与用户间连有一理想降压变压器，其原副线圈匝数比为n n1 1nn2 2，流入，流入用户端的电流是用户端的电流是I I2 2；下列说法正确的是；下列说法正确的是( () )A.UA.U、I I1 1 、r r之间满足之间满足U=IU=I1 1r rB.IB.I1 1 、I I2 2之间满足之间满足 C.C.输电线路上损失的电功率为输电线路上损失的电功
34、率为 D.D.理想变压器的输入功率为理想变压器的输入功率为UIUI1 1- r- r 1221InIn21Ur21I【解析解析】选选B B、D D。线路上的电势降。线路上的电势降U U损损=I=I1 1r=U-Ur=U-U1 1，A A错误；根据变压器电流比等错误；根据变压器电流比等于匝数的反比可知于匝数的反比可知 ，B B正确；线路上损耗的功率正确；线路上损耗的功率P P损损=I=I2 2r=UIr=UI1 1-U-U1 1I I，C C错误错误D D正确。正确。1221InIn2.2.如图为远距离输电的电路原理图，变压器均为理想变压器并标示了电压和电如图为远距离输电的电路原理图，变压器均为
35、理想变压器并标示了电压和电流，其中输电线总电阻为流，其中输电线总电阻为R R，则，则 ( () )A.IA.I2 2= = B.B.输电效率为输电效率为 100%100%C.C.用户的用电器的数量增多时，用户的用电器的数量增多时，U U3 3将减小将减小D.D.用户得到的电功率可能等于电厂输出的电功率用户得到的电功率可能等于电厂输出的电功率2UR41UU【解析解析】选选C C。根据欧姆定律，。根据欧姆定律，I I2 2= = ，A A错误；输电效率错误；输电效率= = 100%100%，B B错误；用户的用电器的数量增多时，错误；用户的用电器的数量增多时，I I4 4增大，增大，I I2 2增
36、大，增大，U U3 3=U=U2 2-I-I2 2R R将减小，将减小，C C正确；用户得到的电功率等于电厂输出的电功率减去输电正确；用户得到的电功率等于电厂输出的电功率减去输电线损失的功率，线损失的功率，D D错误。错误。23UUR4411PI UPI U用总【拓展例题拓展例题】考查内容：远距离输电的综合问题考查内容：远距离输电的综合问题【典例典例】某小型水电站的电能输送示意图如图所示，某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器发电机通过升压变压器T T1 1和降压变压器和降压变压器T T2 2向用户供电。向用户供电。已知输电线的总电阻为已知输电线的总电阻为R R，降压变压器
37、，降压变压器T T2 2的原、副线圈的原、副线圈匝数之比为匝数之比为4141，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=220 sin100t Vu=220 sin100t V，降，降压变压器的副线圈与阻值压变压器的副线圈与阻值R R0 0=11 =11 的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想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变压器，则下列说法中正确的是( () )2A.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、副线圈的电压之比为原、副线圈的电压之比为4141C.C.升压变
38、压器升压变压器T 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的输入电压的输入电压D.D.升压变压器升压变压器T T1 1的输出功率等于降压变压器的输出功率等于降压变压器T T2 2的输入功率的输入功率2【解析解析】选选B B。降压变压器副线圈两端交变电压有效值为。降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V220 V，负载电阻为，负载电阻为11 11 ，所以通过，所以通过R R0 0电流的有效值是电流的有效值是20 A20 A，故，故A A错误；降压变压器错误；降压变压器T T2 2的原、副线圈匝的原、副线圈匝数之比为数之比为4141，所以降压变压器，所以降压变压器
39、T T2 2原、副线圈的电压比为原、副线圈的电压比为4141，故，故B B正确；升压正确；升压变压器变压器T 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的输入电压加上输电线上的电压，故的输入电压加上输电线上的电压，故C C错错误；升压变压器误；升压变压器T T1 1的输出功率等于降压变压器的输出功率等于降压变压器T T2 2的输入功率加上输电线上的功的输入功率加上输电线上的功率，故率，故D D错误。错误。【课堂回眸课堂回眸】课堂检测课堂检测素养达标素养达标1.(20201.(2020浙江浙江7 7月选考月选考) )如图所示，某小型水电站发电机的输出功率如图所示，某小型
40、水电站发电机的输出功率P=100 kWP=100 kW，发电机的电压发电机的电压U U1 1=250 V=250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R R线线=8 =8 ，在用户端用降压变压器把电压降为，在用户端用降压变压器把电压降为U U4 4=220 V=220 V。已知输电线上损失的。已知输电线上损失的功率功率P P线线=5 kW=5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( () )A.A.发电机输出的电流发电机输出的电流I I1 1=40 A=40 AB.B.输电线上的电流输
41、电线上的电流I I线线=625 A=625 AC.C.降压变压器的匝数比降压变压器的匝数比n n3 3nn4 4=19011=19011D.D.用户得到的电流用户得到的电流I I4 4=455 A=455 A【解析解析】选选C C。发电机的输出电流。发电机的输出电流I I1 1 = A=400 A = A=400 A，选项，选项A A错误。输电错误。输电线上的电流线上的电流I I线线 = A=25 A= A=25 A，选项，选项B B错误。升压变压器的副线圈输出错误。升压变压器的副线圈输出电压电压U U2 2 = V=4 = V=410103 3 V V，输电线损耗电压，输电线损耗电压U=IU
42、=I线线R=25R=258 V=200 V8 V=200 V，降压变压器的原线圈电压降压变压器的原线圈电压U U3 3=U=U2 2-U= 3 800 V-U= 3 800 V，故降压变压器的匝数，故降压变压器的匝数比比 ，选项，选项C C正确。降压变压器的功率正确。降压变压器的功率P P4 4=P=P3 3=P-P=P-P线线=95 kW=95 kW，故用户得到的电流故用户得到的电流I I4 4= A=431.8 A= A=431.8 A，选项，选项D D错误。错误。31P100 10U2503P5 10R8线线3P100 10I25线3344nU3 800190nU22011344P95
43、10U2202.2.远距离输电中，当输送的电功率为远距离输电中，当输送的电功率为P P，输送电压为，输送电压为U U时，输电线上损失的电功时，输电线上损失的电功率为率为PP，若输送的电功率增加为，若输送的电功率增加为4P4P，而输电线中损失的电功率减为，而输电线中损失的电功率减为 ，( (输输电线电阻不变电线电阻不变) )那么输送电压应增为那么输送电压应增为( () )A.32UA.32UB.16UB.16UC.8UC.8UD.4UD.4U【解析解析】选选C C。根据题意知：。根据题意知：P=( )P=( )2 2r r， P=( )P=( )2 2r r得得U=8UU=8U。则。则C C正确
44、，正确，A A、B B、D D错误。错误。P4PU144PU3.3.中国已投产运行的中国已投产运行的1 000 kV1 000 kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用程。假设甲、乙两地原来用500 kV500 kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影特高压输电，不考虑其他因素的影响。则响。则 ( () )A.A.输电电流变为原来的输电电流变为原来的2 2倍倍B.B.输电线上
45、降落的电压将变为原来的输电线上降落的电压将变为原来的2 2倍倍C.C.输电线上降落的电压将变为原来的输电线上降落的电压将变为原来的 D.D.输电线上损耗的电功率将变为原来的输电线上损耗的电功率将变为原来的 1212【解析解析】选选C C。根据输送电功率。根据输送电功率P P输输=U=U输输I I输输及及P P输输不变，可知，输电电流不变，可知，输电电流I I输输= = ，当，当U U输输变为原来的变为原来的2 2倍时，倍时，I I输输变为原来的变为原来的 ，选项，选项A A错误；输电错误；输电线上降落的电压线上降落的电压U U降降=I=I输输R R线线I I输输，所以，当输电电流变为原来的，所
46、以，当输电电流变为原来的 时，输电线时，输电线上降落的电压也变为原来的上降落的电压也变为原来的 ，选项，选项B B错误，错误，C C正确；输电线上损耗的电功率正确；输电线上损耗的电功率P P损损= R= R线线 ，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的 ，选项，选项D D错误。错误。P1UU输输输1212122I输2I输14【补偿训练补偿训练】某电站用某电站用11 kV11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R R，现若用变压，现若用变压器将电压升高到器将电压升高到220 kV220 kV送电，下列说法正
47、确的是送电，下列说法正确的是( () )A.A.因因I= I= ，所以输电线上的电流增为原来的，所以输电线上的电流增为原来的2020倍倍B.B.因因I= I= ，所以输电线上的电流减为原来的，所以输电线上的电流减为原来的 C.C.因因P= P= ，所以输电线上损失的功率增为原来的，所以输电线上损失的功率增为原来的400400倍倍D.D.若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的 URPU2UR1201400【解析解析】选选B B。因。因U U并非全部加到输电线的电阻上，所以不能用并非全部加到输电线的电阻上，所以不能用I= I
48、= 计算输电计算输电线中的电流，所以线中的电流，所以A A错误；输送功率和输电电流、输电电压的关系为错误；输送功率和输电电流、输电电压的关系为P=UIP=UI，在，在输送功率一定的条件下，输送功率一定的条件下，I I和和U U成反比，所以成反比，所以B B正确；正确；U U是输电电压，它等于输电是输电电压，它等于输电线上损失的电压和负载得到的电压之和，所以线上损失的电压和负载得到的电压之和，所以U U并非是加到并非是加到R R上的电压，不能用上的电压，不能用P= P= 计算功率损失，计算功率损失，C C错误；线路上功率损失错误；线路上功率损失P P损损=I=I2 2R R线线= = 。由。由于
49、输送功率、导线材料、长度是不变的，在线路损失功率不变的条件下，送电于输送功率、导线材料、长度是不变的，在线路损失功率不变的条件下，送电电压的平方和导线横截面积成反比，所以电压由电压的平方和导线横截面积成反比，所以电压由11 kV11 kV升高到升高到220 kV220 kV，所需导，所需导线的横截面积减为原来的线的横截面积减为原来的 ，导线直径减为原来的，导线直径减为原来的 ，D D错误。错误。UR2UR222PPLL()USU S送送送送14001204.4.一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，发电机输出电压为一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，发电机输出电压为2
50、50 V250 V，输出功率为，输出功率为120 kW120 kW。若两变压器之间输电线总电阻为。若两变压器之间输电线总电阻为48 48 ，其余电阻，其余电阻不计，输电线电热损耗功率为发电站输出功率的不计，输电线电热损耗功率为发电站输出功率的4%4%。(1)(1)求发电站所用理想升压变压器的匝数比。求发电站所用理想升压变压器的匝数比。(2)(2)若用户所用的理想降压变压器的匝数比为若用户所用的理想降压变压器的匝数比为401401，用户得到的电压为多少？，用户得到的电压为多少？【解题指南解题指南】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)(1)电压与匝数的关系为电压与匝数的关系为 。