第3章 4.电能的输送-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版）

4.电能的输送 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关。 2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理。 3.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。 　　 “西电东送”工程是西部大开发的标志性工程。“西电东送”是指开发贵州、云南、广西、四川、山西、陕西等西部省区的电力资源，将其送到电力紧缺的广东、上海、江苏和京、津、唐地区。要远距离输送电能，输送过程中又要确保电能的可靠、经济。 如何输送电能效果会更好呢?不同地方的电能又如何调配呢? 知|识|梳|理 一、降低输电损耗的两个途径 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，故障少。 (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，必须减小输电线的电阻或减小输电导线中的电流。 (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=IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压。 前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。 3.高压输电。 (1)现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已经采用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)输电电压也不是越高越好。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，要综合考虑各种因素，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，依照不同情况选择合适的输电电压。 二、电网供电 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)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (1)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。 (√) (2)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。 (√) (3)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。 (√) (4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。 (×) 2.近年来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格，可采取的措施有 (　　) A.提高输送功率 B.减小输电导线的长度 C.提高输电电压 D.减小输电导线的横截面积 解析　为减少远距离输电的损耗，可以提高输电的电压，故C项正确;提高输送功率不能减少远距离输电的损耗，减小输电导线的长度的方法不可取，减小输电导线的横截面积反而会增大损耗，故A、B、D三项错误。 答案　C 探究一 输电线上电压和功率损失的计算 1.输电线上的电功率损失。 (1)原因:输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。 (2)计算式:①P线=I2R线;②P线=IU线;③P线=。 2.输电线上的电压损失。 若用U表示输电线始端电压，U'表示输电线末端电压，则U线=U-U'或U线=IR线。 3.电压损失与输电电压的关系。 如果远距离输电的电功率P不变，输电电压为U，输电导线电阻为R线，则输电导线上发热损失的功率P损=I2R线=R线，因此输电电压若提高到nU，则P损将减为原来的。 【例1】　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，A项错误;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