第四章 第三节 电能的远距离传输-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第三节　电能的远距离传输 [学习目标] 1．了解从变电站到用户的输电过程。 2．理解远距离输电时采用高压的道理。 3．会计算输电线上的电压和电功率的损失。 一、为什么要采用高压输电 1．两种损失比较 两种损失 原因分析 大小表示 减小办法 电功率损失 输电线电阻电 流产生热效应 ΔP＝I2R 减小R 减小I 电压损失 输电线电阻 和输电线电抗 ΔU＝IR 减小I 减小R 2.降低两种损失的途径——高压输电 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。 ►自主思考——判一判 1．(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)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。 (3)由P＝可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小。 (4)高压输电可根据需要调节交流电的频率。 (5)高压输电可加快输电速度。 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 二、高压交流输电 1．基本环节 图4－3－1 2．电路原理图(图4－3－2) 图4－3－2 [说明]　输电电流由I线＝求，绝对不能用I线＝来求，这是因为输送电压U2并没有全部降在输电线电阻r上。 三、高压直流输电 1．直流输电的优点 (1)节约线材； (2)不存在感抗和容抗引起的损耗； (3)不需要考虑电网中各台交流发电机的同步运行问题。 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。 ►自主思考——练一练 2．(多选)为了减小输电线路中的能量损耗，可采用的方法是 A．提高输电电压 B．增大输电电流 C．增大输电导线的截面积 D．采用电阻率较小的导线 解析　减小输电线路中的能量损耗，可以有两个途径：减小输电导线的电阻，减小输电电流。而增大导线横截面积、采用电阻率较小的导线，均可减小导线的电阻，故选项A、C、D符合题意。 答案　ACD 考点一　输电线上的电压损失和功率损失 [问题探究] 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，你知道这是为什么吗？ 图4－3－3 提示　照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电高峰时，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电流越大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，所以电灯比深夜时要显得暗些。 [知识提炼] 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。[来源:学科网] 2．功率损失 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 (1)ΔP＝I2R； (2)ΔP＝IΔU； (3)ΔP＝。 I为输电电流，R为输电线的电阻，ΔU为输电线上损失的电压。 3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线路的电阻 由R＝ρ可知，距离一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻。 (2)减小输电电流I 由P＝UI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流。 [特别提醒]　(1)输电电压是指加在高压输电线始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU＝IR。 (2)输送功率是指高压输电线始端输出的电功率。损失功率是输电线上消耗的功率。 　中国已投产运行的1 000 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，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影响。则 A．输电电流变为原来的2倍 B．输电线上降落的电压将变为原来的2倍 C．输电线上降落的电压将变为原来的 D．输电线上损耗的电功率将变为原来的 [解析]　根据输送电功率P输＝U输I输及P输不变，可知输电电流I输＝∝，当U输变为原来的2倍时，I输变为原来的，选项A错误；输电线上降落的电压U降＝I输R线∝I输，所以，当输电电流变为原来的时，输电线上降落的电压也变为原来的，选项B错误，C正确；输电线上损耗的电功率P损＝I输2R线∝I输2，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的，选项D错误。 [答案]　C [总结提升] (1)注意区别：①输电电压U与输电线上降落的电压ΔU；②输电功率P与输电线上损失的功率ΔP。 (2)抓住不变量：输送电功率不变，由P＝UI判断出输电电流I的变化，从而由ΔU＝IR、ΔP＝I2R判断ΔU、ΔP的变化。 　(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.　　　　　　　　 B. C．I2R线