3.4电能的输送 学案 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

班级： 姓名： 学号： 班级 姓名 学号 第4节 电能的输送 知识梳理 一、降低输电损耗的两个途径 1．电能输送中输电线上的损耗： 如图所示，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(在图中把导线电阻集中画为r)。那么： (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，其中I= 。 (2)功率损失：电流的热效应引起功率损失ΔP＝ ，或ΔP = ，其中ΔU为 。 2．减少电压、功率损失的方法： (1)减小输电线的电阻r：根据r=ρ可知，距离l一定时，使用电阻率的 材料，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可 导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。 (2)提高输送电压：由P＝UI可知，当输送功率一定时， 电压可以减小电流，即采用高压输电。 二、远距离输电电路中的各种关系 某发电站向远处送电的示意图如图所示，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。 1．对高压输电中几个电压的理解： (1)输送电压：输电线始端电压，如图中的 ； (2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的 ； (3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值(ΔU= =I线R线)。 2．远距离输电的基本关系(如上图所示)： (1)功率关系：P1=P2=P总，P3=P4=P用，P2= P2+ 。 (2)电压关系：= ， = ，U2= U2+ 。 (3)电流关系：= ， = ，I2=I3=I线。 (4)输电电流：I线= = = 。 (5)输电线上损耗的电功率：P损= P2-P3 = R线= = 。 (6)输电线上的电压损失：U线= = 。 课堂练习 例1． 把功率为200kW的电能输送到40km以外的地方，输电线上的总电阻为0.1Ω。 (1) 用200V的电压输电，损失的功率占总功率的百分之几？ (2) 用200V的电压输电，要使功率损失降为输电功率的25%，输电导线的截面积需增大为0.1Ω时的几倍？ (3) 用2kV的电压输电，损失的功率占总功率的百分之几？ 例2．如图所示，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100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25。 (1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流； (2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的1.6%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。 例3．（多选）在如图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(　　) A．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 课后巩固 1．如图所示为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述错误的是(　　) A．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 B．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗 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 D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 2．（多选）如图所示，输送功率为P的电能，输送电压为U，输电线电阻为R，用户得到的电压为U′。则下列说法中正确的是(　　) A．输电线损失功率为()2R B．输电线损失功率为 C．用户得到的功率为 D．用户得到的功率为 3．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的总电阻为R。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是(　　) A．＝ B．I2＝ C．I1U1＝IR D．I1U1＝I2U2 4．（多选）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T1（原、副线圈匝数分别为n1、n2）和降压变压器T2（原、副线圈匝数分别为n3、n4）向用户供电(