5电能的输送

高二物理导学案（编号：ⅡD122604） §§5.55.5 电能的输送电能的输送 班级:姓名: 【自主学习】【自主学习】 一、输送电能的基本要求一、输送电能的基本要求 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低，电能损耗少。 二、降低输电损耗的两个途径（参照课本二、降低输电损耗的两个途径（参照课本 4545 页）页） 问题一：怎样计算输电线路损失的功率？ 问题二：在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为 原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功 率减为原来的几分之一？ 问题三：通过对问题二的计算，你认为哪种途径对于降低输电线路中的损耗更为有效？ 问题四：怎样计算用户消耗的功率P？ 问题五：在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？ 【合作探究合作探究】 1．电压关系 （1）输电线路上的电压损失： 输电线始端电压U 2和末端电压U3 的差值是输电线路的电压损失U 损 ，即U 损 =。 (2)升压变压器原副线圈电压关系：U1:U 2 = (3)降压变压器原副线圈电压关系: 2.电流关系 (1)升压变压器原副线圈中电流关系：I1:I 2 = (3)降压变压器原副线圈中电流关系: 3.功率关系 高二物理导学案（编号：ⅡD122604） 4.如果远距离输电的电功率 P 2 不变，输电电压为 U 2 ，导线电阻为 r，则导线上损失的功率 P 损 =I r因此若输电电压提高n 倍，则 P 损 变为原来的 题型一：输电线路上的电压和电功率损失 例 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 0 B.由 I=P/U 得，输电线上的电流变为I 0 /2 C． 由 P=U/R 得， 输电线上损失的电功率为4P 0 D.由 P=IU 得， 输电线上损失的电功率为2P 0 题型二：远距离输电的电路分析 例 2：某校备用交流发电机的内阻为r＝1 Ω ，升压变压器匝数比为 1∶4，降压变压器的匝数 比为 4∶1，输电线的总电阻为R＝4 Ω ，全校 22 个教室，每个教室用“220 V40 W”的灯12 盏。要求在应急情况下，每个教室只开6 盏灯，各灯都正常发光，则： (1)发电机的输出功率多大？（画出远距离输电示意图） (2)发电机的电动势多大？ (3)输电线上损耗的电功率多大？ 【方法技巧点拨】 电路被划分为三个独立的回路，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，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律和串、并联电路规律， 而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。 【学后自测】 1．远距离输送一定功率的交变电流， 若输电电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失 和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)( )． A．功率损失是原来的 1/n B．功率损失是原来的 1/n C．电压损失是原来的 1/n D．电压损失是原来的n倍 2.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯， 电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时()． A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小 B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小 C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大 D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压 2 2 2 高二物理导学案（编号：ⅡD122604） 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 3×10 kW. 现用 500 kV 电压输电，则下列说法正确的是() 5 A．输电线上输送的电流大小为2.0×10 A B．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV 8 C．若改用 5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×10 kW 2 D．输电线上损失的功率为ΔP＝U/r，U为输电电压，r为输电线的电阻 4. 水电站向小山村输电，输送的电功率为50 kW，若以 1100 V 送电，则线路损失为 10 kW，若 以 3300 V 送电，则线路损失可降为() A．3.3 kW B．1.1 kW C．30 kWD．11 kW 5.中国已投产运行的 1000 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，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都 不变的条件下，现改用 1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电 功率将变为() A. B. C．2PD．4P 42 6．一台发电机最大输出功率为 4000 kW，电压为 4000 V，经变压器T1升压后向远方输电．输 电线路总电阻R＝1 kΩ .到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电 机处于满负荷工作状态，则 3 A．T1原、副线圈电流分别为10 A 和 20 A 5 B．T2原、副线圈电压分别为1.8×10 V 和 220 V C．T1和T2的变压比分别为 1∶50 和 40∶1 4 D．有 6×10 盏灯泡(220 V,60 W)正常发光 7．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，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n1、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()． A. ＞ B. ＜ C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 8.一台小型发电机的最大输出功率为 P 1 =100 kW， 输出电压 恒为 U 1 =500 V，现用电阻率为 ρρ= =1.8×10 Ω ·m，横截面积为 s=10 m 的输电线向距离为 L=4×10 m 远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总 功率的 4%，求： (1)所用的理想升压变压器原副线圈的匝数比是多少？ (2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多 少？ 3 －8－52 6 PP n 2 n 3 n 1 n 4 n 2 n 3 n 1 n 4 高二物理导学案（编号：ⅡD122604） 9.某小型水电站，水以 3 m/s 的速度流入水轮机，而以 1 m/s 的速度流出．流出水位比流入 水位低 1.6 m，水流量为 2m/s.如果水流能量的 75% 供给发电机，求： (1) 若发电机效率为 80%，则发电机的输出功率为多大？ (2)发电机的输出电压为 240 V，输电线路的电阻为 19.2 Ω ，许