3.4电能的输送-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第二册）

第三章 交变电流 第四节 电能的输送 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 了解输电线上电能损失的影响因素和远距离高压输电的原理，理解电能输送过程中能量守恒的观念。 科学思维 理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理。 科学探究 通过实验探究电压损失、功率损失的关系。 科学态度与责任 知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题。 知识点一　降低输电损耗的两个途径 我国很多发电厂建在能源聚集的西部地区，而用电量大的城市多在东部沿海地区。 探讨：从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？ 答案提示：（1）减少输电线的电阻。 （2）减少输电线中的电流。 1.输送电能的基本要求： （1）可靠：指保证供电线路可靠地工作，少有故障。 （2）保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。 （3）经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 2.降低输电损耗的两个途径： 要减少输电线路上的功率损失，由公式P损＝I2R线知，必须减小输电线电阻或减小输电电流。 （1）要减小电阻，从R＝ρ看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体。 （2）从公式P＝UI来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输电电流就必须提高输电电压。 3.高压输电： （1）现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离送电采用的电压有 110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已采用500 kV和750 kV的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV的特高压。 （2）高压输电并不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。 （3）实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济等要求选择合适的输电电压。 知识点二 电网供电 某发电站向远处输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)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)。 (2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？ 答案提示：(1)第一个回路：P1＝U1I1 第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR线＋P3，I2＝I3 第三个回路：P4＝U4I4 (2) ＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4。 1.远距离输电基本原理： 在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。 2.电网： 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络。 3.电网输电的优点： （1）降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益。 （2）减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。 （3）合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 （4）关于电能的输送： ①输电线上损失的电功率,与输电线的电阻成正比,与输电线电流的平方成正比。 ②仅仅从减少能量损失的角度看,输送功率一定的情况下,输电电压越高,损失的能量越少。 ③在输送功率和输电电压一定,使用同种材料的导线时,越粗的导线损失的电压越小。 易错易混点1.对降低输电损耗的途径理解 易错易混点辨析： 1.输电线上的电压损失：ΔU＝U－U′＝IR＝R(用P、U、R表示)。 2.输电线上的功率损失：P＝I2R，I为输电电流，R为输电线的电阻。 3.降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻：由电阻定律R＝ρ可知，在输电电线长度一定的情况下，要减小输电线的电阻，可采用电阻率小的材料做导线，还可增大导线的横截面积。 (2)减小输电线中的电流：由P＝UI可知，在保证输送电功率P不变的情况下，必须提高输电电压U，才能减小电流I。 总之，无论是减少输电线路上的功率损失，还是减小电压损失，都要求提高输电电压以减小输电电流。 4.计算功率损失的四种方法(如图) (1)ΔP＝I2R，I为输电线中的电流，R为输电线的电阻。 (2)ΔP＝R，P为远距离输电的输送功率，U为输电电压，R为输电线的电阻。 (3)ΔP＝，ΔU为输电线上损失的电压，R为输电线的电阻。 (4)ΔP＝ΔU·I，ΔU为输电线上损失的电压，I为输电线中的电流。 例1.(多选)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，对输电导线上损耗的功率表达正确的是(　　) A. B. C.I2R D.I(U1－U2) 解析:选BCD。输电导线上损失的电压U＝U1－U2，输电导线上损耗的电功率P＝I2R＝(U1－U2)I＝，故B、C