2024届高考物理一轮复习讲义：20.5 电能输送

20.5 电能输送 要点一.输电的基本要求及损耗 1.基本要求 ①可靠：保证供电线路正常工作. ②保质：保证供电质量——电压、频率要稳定. ③经济：线路建设和运行的费用低——能耗少、电价低. 2.输电损耗 1. 功率损耗 由于输电线有电阻，在输电过程中必有一部分电能转化为内能损失掉。 (1)ΔP＝I2r＝()2ρ，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻． (2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝，，其中ΔU为输电线上的电压损失． 2.电压损耗 输电线上有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，导致电压损失。 ①ΔU＝U－U′ ②ΔU＝IR. 3.降低输电线损失的途径 1.减小输电电流 在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。 2.减小输电电阻 由R＝ρ知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线． 要点二.远距离输电 1.输电的线路构成 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. “三个回路，两个变压器”： 2.基本关系 1．理清三个回路 (1)在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1. (2)在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线． (3)在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户． 2．抓住两组关系 (1)理想的升压变压器联系着电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得： ＝，＝，P1＝P2. (2)理想的降压变压器联系着输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得： ＝，＝，P3＝P4. 3．明确三个关联(联系两个变压器的纽带) (1)功率关联式：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔUI线＝I线2R线＝。 (2)电压关联式：U2＝ΔU＋U3。 (3)电流关联式：I2＝I线＝I3。 3.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． 电网输电特点： （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 要点三.高压输电的两类问题 1.输电功率恒定 为了降低输电过程中的功率损失，可以采用特高压输电。 由：P＝UI ΔP＝I2r 当输电功率一定时若输电电压增加n倍I降低n倍P损降低为原来的 2.输电电压恒定 在远距离输电过程中，发电厂输出的电压U1恒定，高压输电线的电阻不变，升压降压变压器均为理想变压器。 1.匝数不变，用户负载变化问题 （用户增加）负载增加I4、P4增加I3、P3、U损、P损增加（U1、U2）不变P2、P1、I1增加U3=U2-U损减小U4减小。 2.等效电源法 在处理电压器的动态问题时，可以将降压变压器与输线电路等效为电源。 3.等效电阻法 在处理电压器的动态问题时，可以将降压变压器与负载电路等效为电阻。 页 2 学科网（北京）股份有限公司 题型1.高压输电、电网的特点 经典例题 典例1 远距离输电采用高压输电的主要原因是（　　） A．为了加快输送电能的速度 B．为了使用户得到高压电 C．为了使输电过程更加安全 D．为了减少输电线路上电能的损失 典例2 远距离输电时，为了减少输电线上电能损失，应(　　) A．提高输送电压，增大输送电流 B．提高输送电压，减小输送电流 C．减小输送电压，增大输送电流 D．减小输送电压，减小输送电流 典例3 超高压输电是指使用500kV～1000kV电压等级输送电能。超高压输电与普通高压输电（500kV以下）在建设和输送成本方面有大幅度降低。如果输送相同的电功率，则（　　） A．超高压输电电流更大 B．超高压输电频率更高 C．超高压输电电能损耗会更多 D．电能损耗相同的情况下，超高压输电线截面积可以更小 典例3 远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是（     ） A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电压损失变为原来的 C．输电线上的电功率损失变为原来的 D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的倍 题型2.远距离输电的损耗与常规计算 经典例题 典例1 高压交流输电是指100kV及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的3倍，则（　　） A．输电线上的电流增大为原来的3倍 B．输电线上损失的电压增大为原来的3倍 C．输电线上的电能损失减少为原来的 D．用户得到的电功率增大为原来的3倍 典例2 远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则 （