3.4 电能的输送 讲义 -2025-2026学年高二下学期物理同步知识与题型训练（人教版选择性必修第二册）

3.4 电能的输送 知识点1　降低输电损耗的两个途径 【情境导入】假定输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r.在图中，输电线的电阻集中画为一个电阻r. (1)怎样计算输电线路损失的功率？ (2)在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？ (3)通过对第(2)问的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？ (4)怎样计算用户消耗的功率P？ (5)在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？ 答案　(1)输电线路损失的功率P损＝I2r. (2)在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，则损失的功率减为原来的二分之一；在线路电阻不变的情况下，当电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的四分之一． (3)由第(2)问可知，减小电流对于降低输电线路损耗更为有效． (4)用户消耗的功率P＝UI. (5)由P＝UI可知I＝，所以在保证电功率不变的前提下，提高输电电压，可减小输电电流． 【知识梳理】 一、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． 二、降低输电损耗的两个途径 1．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． 2．降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积． (2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压． 【重难诠释】 1．输电线路的电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值．ΔU＝U－U′＝Ir＝r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻． 2．输电线路的功率损失 (1)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ΔP＝I2r. (2)若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝，ΔP＝ΔU·I. 3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 由R＝ρ可知，距离l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 根据I＝，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的. 知识点2　电网供电 【情境导入】 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)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】 (1)第一个回路：P1＝U1I1 第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR＋P3 第三个回路：P4＝U4I4。 (2)＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4。 【知识梳理】 电网供电 1．远距离输电的基本原理：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． (3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高． 知识点1 解决远距离高压输电问题的基本方法 1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置． 2．理清三个回路： 回路1：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4. 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4. (2)电压关系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝. (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝. (4)输电电流：I线＝＝＝. (5)输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝＝ΔU·I线． (6)输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3. (7)输电效率η＝×100%. 题型1高压输电的原理与优点 1. 新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，为输电线的总电阻。配电设施的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，功率为，变压器均视为理想变压器，下列说法中正确的是（　　） A．交变电流的周期是 B．充电桩电流的有效值为 C．时刻，电压表示数为 D．电压表示数始终是 【答案】D 【详解】A．根据充电桩的输出电压表达式可知， 则交流电的周期，故A错误； B．根据充电桩输出电源表达式可知，输出电压的最大值 有效值 充电桩电流的有效值，故B错误； CD．电压表的读数始终为电路有效值，则， 得， 则电阻两端电压为，故C错误，D正确； 故选D。 2. 2025年6月10日，哈密—重庆±800千伏特高压直流输电工程投产送电，这是我国首个投产送电的“沙戈荒”新能源基地外送特高压直流输电工程。如图所示为现在直流输电示意图，在发电厂送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为电压恒定的直流，在输电环节使用直流输电，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。关于高压直流输电，下列说法正确的是（　　） A．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压 B．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗 C．“整流”设备应放在升压变压器前，而“逆变”设备放在降压变压器后 D．保持输电功率不变，输电电压从400kV提升到800kV，线路上损失的功率将减少为原来的一半 【答案】B 【详解】A．变压器不能对恒定直流的电压进行变压，故A错误； B．相比高压交流输电，高压直流输电不会产生电磁感应，所以高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗，故B正确； C．变压器只对交流电起到变压的作用，故“整流”设备应放在升压变压器后，而“逆变”设备放在降压变压器前，故C错误； D．高压输电，功率一定，则减小了输电电流，根据 输电电压从400kV提升到800kV，则输电线上损失的功率减小为原来的，故D错误。 故选B。 3. 白鹤滩−江苏输电工程采用800千伏特高压直流输电技术，可有效减少相关设备由于感抗、容抗造成的能量损失，关于特高压直流输电，下列说法正确的是（　　） A．可通过增大电流减少输电线路的能量损耗 B．输电电压越高，输电线路中的电流越大 C．可通过增大电压减少输电线路的能量损耗 D．可利用变压器升高电压后直接输送 【答案】C 【详解】A．输电线路的损耗为P损=I2R，增大电流会使损耗增加，故A错误； B．由P=UI可知，当输电功率P一定时，电压U越高，电流I越小，故B错误； C．增大电压U可减小电流I，根据P损=I2R可知，能降低输电线路的损耗，故C正确； D．变压器仅适用于交流电，直流电无法直接通过变压器升压，故D错误。 故选C。 4. 2020年12月30日，青海送河南800kV特高压直流输电工程正式投入运行。高压直流输电工程是在输电环节使用直流，在送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为直流，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。下列选项正确的（　　） A．利用直流输电，有利于消除输电线的电感、电容造成的电能损失 B．输电功率由送电端电压决定 C．送电端先升压再整流，用户端先降压再变交流 D．安全起见，降压变压器的原线圈应该使用较粗的导线 【答案】A 【详解】A．由于直流电不存在电感和电容对电流的阻碍作用（感抗和容抗），所以利用直流输电，有利于消除输电线的电感、电容造成的电能损失，故A正确； B．输电功率 它由送电端电压、电流共同决定，并非仅由送电端电压决定，故B错误； C．根据题意，送电端先将交流电升压，然后通过“整流”设备变换为直流；用户端先通过“逆变”设备将直流变换为交流，再进行降压，故C错误。 D．降压变压器的原线圈电压高，根据 在功率一定时，电压高则电流小。则电阻可大些，所以原线圈应该使用较细的导线，D 错误。 故选D。 5. 我国是世界上第一个建成800千伏特高压直流输电工程的国家。某发电站输出的交流电的电压表达式为，先通过原、副线圈匝数比为的变压器升压，再经过整流后向远处直流输电。下列说法正确的是（　　） A．变压器输出电压的有效值为 B．发电站输出的交流电的频率为 C．相比低压输电，高压输电会增加输电线的热损耗率 D．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗 【答案】AD 【详解】A．题意可得发电站输出电压有效值为 由于 联立以上解得变压器输出电压的有效值为 故A正确； B．根据题中交流电的电压表达式，可得 可得发电站输出的交流电的频率为 故B错误； C．根据 可知高压输电时电流小，由热损耗 可知高压输电会减小输电线的热损耗率，故C错误； D．相比高压交流输电，高压直流输电不会产生电磁感应，所以高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗，故D正确。 故选AD。 题型2影响输电损耗的因素 6. 如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是（　　） A．减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程的电能损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的功率损耗 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．高压输电一定是电压越高越好 【答案】B 【详解】A．依据输电原理，电路中的功率损耗 结合电阻定律 因此减小输电线的横截面积，输电线的电阻会增大，则会增大输电线上的功率损失，故A错误； B．由P＝UI可知，P一定的情况下，输送电压U越大，I越小，ΔP越小，故B正确； C．若输送电压一定，输送功率越大，则电流I越大，ΔP越大，故C错误； D．输送电压并不一定越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，故D错误。 故选B。 7. 电能输送中的电压损失和电能损耗 (1)输送电能的基本要求 ①可靠：指保证 可靠地工作，故障少。 ②保质：保证电能的质量—— 和 稳定。 ③经济：指输电线路建造和运行的费用 ，电能损耗 。 (2)输电线路的电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值。ΔU＝U－U′＝ ＝ ，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻。 (3)输电线路的功率损失 ①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ΔP＝ 。 ②若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝ ，ΔP＝ 。 (4)减小电压、功率损失的方法 ①减小输电线的电阻 由可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料， 导体横截面积可减小电阻。 ②减小输电电流I 根据I＝，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的 ，输电线上的功率损耗将降为原来的 。 【答案】(1) 供电系统 电压 频率 低 少 (2) Ir (3) (4) 增大 题型3输电过程的损耗及计算 8. 远距离输电系统 首先应画出远距离输电的电路图（如图），并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。 (1)理清三个回路： 回路1：P1＝ 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝ ＋P3，I2 I3 回路3：P4＝ 。 (2)常用关系 ①功率关系：P1 P2，P2＝ ＋P3，P3 P4。 ②电压关系：＝ ，U2＝ΔU＋U3，＝ 。 ③电流关系：＝ ，I2＝I线＝I3，＝ 。 ④输电电流：I线＝＝＝ 。 ⑤输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝I线2R线＝＝ 。 ⑥输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝ 。 ⑦输电效率η＝ ×100%。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1]回路1（发电站+升压变压器）：功率关系为。 [2][3]回路2（输电线+降压变压器原线圈）：功率上，，其中；电流上，。 [4]回路3（用户+降压变压器副线圈）：功率关系为。 （2）[1][2][3]①理想变压器无功率损耗，所以功率关系为；输电线路的输入功率等于输电线损耗功率和降压变压器原线圈功率，所以；理想变压器无功率损耗，所以。 [4][5]②电压关系理想变压器的电压比等于匝数比，即：（升压变压器电压比）；（降压变压器电压比）。 [6][7]③电流关系理想变压器的电流比等于匝数的反比，即：（升压变压器电流比）；（降压变压器电流比）。 [8]④输电电流输电电流，也即是输电线电压损失。 [9]⑤输电线上损耗的电功率。 [10]⑥输电线上的电压损失，也即输电线两端电压差。 [11]⑦输电效率效率，也即有用功率与总功率的比值。 9. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为，输出电压为，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用高压输电，最后用户得到“”的电能，变压器均视为理想变压器。求： (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比； (2)输电线路导线电阻； (3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知， 则水电站升压变压器原、副线圈匝数比 （2）根据题意，输电线路损耗的功率 输电线路中的电流 又 解得 （3）根据题意可知 用户降压变压器原线圈两端电压 则用户降压变压器原、副线圈匝数比 题型4远距离输电问题的分析与计算 10. 高铁运行中供给动力车厢线路的结构原理如图所示。通过牵引变电所的理想变压器把电压U1降到U2，动力车厢内的理想变压器再将U3降到U4后，为动力系统提供电能。两个理想变压器两端的匝数、电压和电流如图所示，输电线路电阻的阻值为r，则（　　） A． B． C． D．输入动力系统的功率为 【答案】A 【详解】A．根据变压器电流与匝数关系有， 又因为 整理得，故A正确； B．根据变压器电压与匝数关系有， 又因为 联立解得，故B错误； C．输电线路电阻的阻值为，故C错误； D．根据能量守恒，可知输入动力系统的功率为，故D错误。 故选A。 11. 某小型电站高压输电示意图如图所示，发电机输出电压恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，下列说法正确的是（　　） A．只要输电电压足够大，发电站的电能就可以全部传输给用户 B．升压变压器原、副线圈匝数比 C．输电线损耗的功率为 D．将P下移，原线圈的电流将减小 【答案】BD 【详解】A．输电线有电阻，根据 可知只要输电线上有电流，输电线路一定有热量损耗，所以无论输电电压多大，发电站的电能都不可能全部传输给用户，故A错误； B．升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，根据理想变压器电压与匝数成正比，可得 故B正确； C．输电线上损失的功率为 U损是输电线上损耗的电压而U1为升压变压器原线圈两端的电压，故C错误； D．若P下移，降压变压器的原线圈匝数增大，根据理想变压器电压与匝数成正比 可知U4减小，则I4减小，根据理想变压器电流与匝数成反比 可知I3减小，根据理想变压器电流与匝数成反比 由此可知原线圈的电流I1将减小，故D正确。 故选BD。 12. 如图所示为远距离输电示意图，现将输送电压由升级为，在保持发电站输出电压，发电站输送的总电功率、输电线电阻、用户得到的电压均不变的情况下，则（   ） A．升压变压器原、副线圈匝数比变为原来的 B．输电线上损失的电压变为原来的 C．输电线损失的功率变为原来的 D．降压变压器原、副线圈匝数比变为原来的10倍 【答案】BC 【详解】A．依题意，不变 由 有， 解得，A错误； B．依题意，发电站输送的总电功率不变，由 有 不变，不变 由 有 输电线上损失的电压 同理可得 解得，B正确； C．由 有， 解得，C正确； D．依题意，，不变 由图可知， 同理 由 有 同理有 解得，D错误。 故选BC。 13. 绿色环保、低碳出行已经成为一种时尚，新能源汽车越来越受市民的喜爱，正在加速“驶入”百姓家。某品牌电动汽车安装充电桩的电路图如下，已知总电源的输出电压 ，输出功率，输电线的总电阻r=12Ω，变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比 ，汽车充电桩的额定电压为50V。下列说法正确的是（　　） A．输出功率 P1不变时，输电电压 U2越高，输电线上损失的功率越小 B．输电线上的电流为 80A C．用户获得的功率为 D．降压变压器的匝数比 【答案】AD 【详解】A．输出功率 P1不变时，输电电压 U2越高，输电线上电流越小，根据可知损失的功率越小，选项A正确； B．升压变压器次级电压 输电线上的电流为，选项B错误； C．用户获得的功率为 ，选项C错误； D．降压变压器的匝数比 ，选项D正确。 故选AD。 14. 水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值，如图所示。取。求： (1)发电机的输出功率P； (2)输电线中的电流Ⅰ； (3)输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比。 【答案】(1) (2)10A (3)， 【详解】（1）发电机的输出功率 解得 （2）输电线上损失的电功率 又 解得输电线中的电流 （3）升压变压器原线圈两端的电压 副线圈两端的电压 解得 故升压变压器原、副线圈的匝数比为 解得 输电线上的电压损失 解得 降压变压器原线圈两端的电压 解得 降压变压器原、副线圈的匝数比为 降压变压器副线圈两端的电压，故 题型5计算用户端用电器的数量 15. 水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量Q=2m3/s，落差h=5m，河水的密度ρ=1.0×103kg/m3，现利用其发电，若发电机的总效率η1=50%，输出电压U1=240V，输电线的总电阻R=30Ω，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值η2=6%，假定所用的变压器都是理想变压器，g取10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率P总=5×104W B．输电线中的电流I=100A C．降压变压器的原、副线圈的匝数比250∶11 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为470盏 【答案】AD 【详解】A．发电机的输出功率，故A正确； B．输电线上损失的功率为 联立解得，故B错误； C．用户得到的电功率为 降压变压器输出的电流为 降压变压器的原、副线圈的匝数比，故C错误； D．用户得到的电功率为 能正常发光的电灯盏数为，故D正确。 故选AD。 16. 某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。输电电路如图所示，求： （1）高压输电线的电流； （2）降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“，”的电灯多少盏？ 【答案】（1）20A；（2）240:11；（3）800 【详解】（1）根据如图所示输电线路，由题意可知 得 （2）根据功率相等，得 则有 所以 （3）设最多安装n个40W电灯，根据匝数与电压成正比，则有 解得 17. 某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V． （1）输电电路如图所示，求升压变压器的原、副线圈的匝数比； （2）如果该村某工厂用电功率为140kW，则该村还可以装“220V  40W”的电灯多少盏。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）对于发电机有输出功率 对输电线路有 升压变压器的原、副线圈的匝数比 （2）根据理想变压器的功率特点可得降压变压器的输出功率 假设村庄还可以装n盏灯，则有 可以求得 盏 18. 一台发电机最大输出功率为4000kW，输出电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1kΩ。到目的地经变压器T2降压，现负载为多个并联的相同灯泡（“220V，60W”）。若变压器T1和T2的均为理想变压器，发电机处于满负荷工作状态，在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，求： （1）升压变压器T1原、副线圈匝数比n1：n2？ （2）降压变压器T2原线圈两端的电压U3为多大？ （3）现可并联接入多少盏灯泡，使他们均正常发光？ 【答案】（1）；（2）1.8×105V；（3）6×104盏 【详解】（1）输电线上消耗的功率 则 又 则 （2）由 得 输电线上损失电压 则T2原线圈的输入电压 （3）根据 解得 19. 光伏发电系统是指无须通过热过程，直接将光能转变为电能的发电系统。图示是某光伏发电系统为一所偏远学校的教室供电照明的示意图。已知太阳能光伏发电机的输出功率为100kW、输出电压为250V，输电线的总电阻；该学校每间教室有标有“220V  60W”字样的电灯16盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机输出功率的4%，求： （1）升压变压器的原、副线圈的匝数之比。 （2）该光伏发电系统至多能供电照明的教室的间数。 【答案】(1)1:20；(2)100 【详解】(1)发电机的输出电流为 输电线的电流满足 解得 根据变压器电流关系得 (2)根据能量守恒得 解得 20. 某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。 （1）输电电路如上图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比； （2）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“”的电灯多少盏？ 【答案】（1），；（2）个 【详解】（1）根据如图所示输电线路，设高压输电线电流，输电电压为，由题意可知 得 所以有 根据匝数与电压成正比，则有 则有 所以 （2）设最多安装n个40W电灯，根据功率相等，则有 解得 个 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4 电能的输送 知识点1　降低输电损耗的两个途径 【情境导入】假定输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r.在图中，输电线的电阻集中画为一个电阻r. (1)怎样计算输电线路损失的功率？ (2)在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？ (3)通过对第(2)问的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？ (4)怎样计算用户消耗的功率P？ (5)在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？ 【知识梳理】 一、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． 二、降低输电损耗的两个途径 1．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． 2．降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积． (2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压． 【重难诠释】 1．输电线路的电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值．ΔU＝U－U′＝Ir＝r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻． 2．输电线路的功率损失 (1)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ΔP＝I2r. (2)若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝，ΔP＝ΔU·I. 3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 由R＝ρ可知，距离l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 根据I＝，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的. 知识点2　电网供电 【情境导入】 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)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？ 【知识梳理】 电网供电 1．远距离输电的基本原理：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． (3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高． 知识点1 解决远距离高压输电问题的基本方法 1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置． 2．理清三个回路： 回路1：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4. 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4. (2)电压关系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝. (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝. (4)输电电流：I线＝＝＝. (5)输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝＝ΔU·I线． (6)输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3. (7)输电效率η＝×100%. 题型1高压输电的原理与优点 1. 新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，为输电线的总电阻。配电设施的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，功率为，变压器均视为理想变压器，下列说法中正确的是（　　） A．交变电流的周期是 B．充电桩电流的有效值为 C．时刻，电压表示数为 D．电压表示数始终是 2. 2025年6月10日，哈密—重庆±800千伏特高压直流输电工程投产送电，这是我国首个投产送电的“沙戈荒”新能源基地外送特高压直流输电工程。如图所示为现在直流输电示意图，在发电厂送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为电压恒定的直流，在输电环节使用直流输电，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。关于高压直流输电，下列说法正确的是（　　） A．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压 B．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗 C．“整流”设备应放在升压变压器前，而“逆变”设备放在降压变压器后 D．保持输电功率不变，输电电压从400kV提升到800kV，线路上损失的功率将减少为原来的一半 3. 白鹤滩−江苏输电工程采用800千伏特高压直流输电技术，可有效减少相关设备由于感抗、容抗造成的能量损失，关于特高压直流输电，下列说法正确的是（　　） A．可通过增大电流减少输电线路的能量损耗 B．输电电压越高，输电线路中的电流越大 C．可通过增大电压减少输电线路的能量损耗 D．可利用变压器升高电压后直接输送 4. 2020年12月30日，青海送河南800kV特高压直流输电工程正式投入运行。高压直流输电工程是在输电环节使用直流，在送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为直流，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。下列选项正确的（　　） A．利用直流输电，有利于消除输电线的电感、电容造成的电能损失 B．输电功率由送电端电压决定 C．送电端先升压再整流，用户端先降压再变交流 D．安全起见，降压变压器的原线圈应该使用较粗的导线 5. 我国是世界上第一个建成800千伏特高压直流输电工程的国家。某发电站输出的交流电的电压表达式为，先通过原、副线圈匝数比为的变压器升压，再经过整流后向远处直流输电。下列说法正确的是（　　） A．变压器输出电压的有效值为 B．发电站输出的交流电的频率为 C．相比低压输电，高压输电会增加输电线的热损耗率 D．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗 题型2影响输电损耗的因素 6. 如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是（　　） A．减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程的电能损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的功率损耗 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．高压输电一定是电压越高越好 7. 电能输送中的电压损失和电能损耗 (1)输送电能的基本要求 ①可靠：指保证 可靠地工作，故障少。 ②保质：保证电能的质量—— 和 稳定。 ③经济：指输电线路建造和运行的费用 ，电能损耗 。 (2)输电线路的电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值。ΔU＝U－U′＝ ＝ ，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻。 (3)输电线路的功率损失 ①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ΔP＝ 。 ②若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝ ，ΔP＝ 。 (4)减小电压、功率损失的方法 ①减小输电线的电阻 由可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料， 导体横截面积可减小电阻。 ②减小输电电流I 根据I＝，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的 ，输电线上的功率损耗将降为原来的 。 题型3输电过程的损耗及计算 8. 远距离输电系统 首先应画出远距离输电的电路图（如图），并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。 (1)理清三个回路： 回路1：P1＝ 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝ ＋P3，I2 I3 回路3：P4＝ 。 (2)常用关系 ①功率关系：P1 P2，P2＝ ＋P3，P3 P4。 ②电压关系：＝ ，U2＝ΔU＋U3，＝ 。 ③电流关系：＝ ，I2＝I线＝I3，＝ 。 ④输电电流：I线＝＝＝ 。 ⑤输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝I线2R线＝＝ 。 ⑥输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝ 。 ⑦输电效率η＝ ×100%。 9. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为，输出电压为，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用高压输电，最后用户得到“”的电能，变压器均视为理想变压器。求： (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比； (2)输电线路导线电阻； (3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。 题型4远距离输电问题的分析与计算 10. 高铁运行中供给动力车厢线路的结构原理如图所示。通过牵引变电所的理想变压器把电压U1降到U2，动力车厢内的理想变压器再将U3降到U4后，为动力系统提供电能。两个理想变压器两端的匝数、电压和电流如图所示，输电线路电阻的阻值为r，则（　　） A． B． C． D．输入动力系统的功率为 11. 某小型电站高压输电示意图如图所示，发电机输出电压恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，下列说法正确的是（　　） A．只要输电电压足够大，发电站的电能就可以全部传输给用户 B．升压变压器原、副线圈匝数比 C．输电线损耗的功率为 D．将P下移，原线圈的电流将减小 12. 如图所示为远距离输电示意图，现将输送电压由升级为，在保持发电站输出电压，发电站输送的总电功率、输电线电阻、用户得到的电压均不变的情况下，则（   ） A．升压变压器原、副线圈匝数比变为原来的 B．输电线上损失的电压变为原来的 C．输电线损失的功率变为原来的 D．降压变压器原、副线圈匝数比变为原来的10倍 13. 绿色环保、低碳出行已经成为一种时尚，新能源汽车越来越受市民的喜爱，正在加速“驶入”百姓家。某品牌电动汽车安装充电桩的电路图如下，已知总电源的输出电压 ，输出功率，输电线的总电阻r=12Ω，变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比 ，汽车充电桩的额定电压为50V。下列说法正确的是（　　） A．输出功率 P1不变时，输电电压 U2越高，输电线上损失的功率越小 B．输电线上的电流为 80A C．用户获得的功率为 D．降压变压器的匝数比 14. 水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值，如图所示。取。求： (1)发电机的输出功率P； (2)输电线中的电流Ⅰ； (3)输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比。 题型5计算用户端用电器的数量 15. 水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量Q=2m3/s，落差h=5m，河水的密度ρ=1.0×103kg/m3，现利用其发电，若发电机的总效率η1=50%，输出电压U1=240V，输电线的总电阻R=30Ω，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值η2=6%，假定所用的变压器都是理想变压器，g取10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率P总=5×104W B．输电线中的电流I=100A C．降压变压器的原、副线圈的匝数比250∶11 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为470盏 16. 某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。输电电路如图所示，求： （1）高压输电线的电流； （2）降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“，”的电灯多少盏？ 17. 某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V． （1）输电电路如图所示，求升压变压器的原、副线圈的匝数比； （2）如果该村某工厂用电功率为140kW，则该村还可以装“220V  40W”的电灯多少盏。 18. 一台发电机最大输出功率为4000kW，输出电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1kΩ。到目的地经变压器T2降压，现负载为多个并联的相同灯泡（“220V，60W”）。若变压器T1和T2的均为理想变压器，发电机处于满负荷工作状态，在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，求： （1）升压变压器T1原、副线圈匝数比n1：n2？ （2）降压变压器T2原线圈两端的电压U3为多大？ （3）现可并联接入多少盏灯泡，使他们均正常发光？ 19. 光伏发电系统是指无须通过热过程，直接将光能转变为电能的发电系统。图示是某光伏发电系统为一所偏远学校的教室供电照明的示意图。已知太阳能光伏发电机的输出功率为100kW、输出电压为250V，输电线的总电阻；该学校每间教室有标有“220V  60W”字样的电灯16盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机输出功率的4%，求： （1）升压变压器的原、副线圈的匝数之比。 （2）该光伏发电系统至多能供电照明的教室的间数。 20. 某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。 （1）输电电路如上图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比； （2）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“”的电灯多少盏？ 学科网（北京）股份有限公司 $