第12讲 电能的输送（寒假预习讲义）高二物理人教版

第12讲 电能的输送 内容导航——预习三步曲 第一步 学 析教材·学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题·讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点·强知识：7大核心考点精准练 第二步 记 串知识·识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步 测 过关测·稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点一　输电线上的电压和功率损失 【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. 知识点二　远距离高压输电过程的分析与计算 【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． 【重难诠释】 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%. 教材习题01 1.采用110kV高压输电，输送电功率为4800kW的电能，输电导线中的电流是多少?如果用110V电压输送同样功率的电能，输电导线中电流是多少? 我们在初中曾经做过类似的题目，那时是用直流电路的知识来处理的。在纯电阻的交流电路中，同样有公式U=IR和P=UI。想想看，这里的U和I的含义与初中有什么不同? 解题方法 电能输送特点 【答案】电功率 P=IU ，电流 。 当 时，输电导线中的电流 当 时，输电导线中的电流 公式 U=IR 中的 U、I、R 对应于同一段电路，同理，公式 P=UI 中的 P、U、I 也是对应于同一段电路的物理量。在此题中的功率 P 并不是输电线上消耗的功率，而是发电机（电源）、输电线以及用户构成的闭合电路的总功率，U 是此电路的总电压，而 I 是回路的总电流（也是流经输电线的电流），如果输电线的电阻为 R，则 ，原因是 U 并非输电线上的电压降，而 P=IU ，原因是这三个量对应于同一段电路，即回路总电压 U、总电流 I、总功率 P。 教材习题02 5.某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为82在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW(即用户得到的功率为95kW)。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算: (1)降压变压器输出的电流为多少?输电线上通过的电流是多少? (2)输电线损失的电压为多少?升压变压器输出的电压是多少? (3)两个变压器的匝数比各应等于多少? 解题方法 电能输送的特点 【答案】5.答案 远距离输电原理如图所示。 (1) 降压变压器输出的电流也就是用户得到的电流， 因为 ，所以 。 (2) 输电线上损失的电压 ；因为 ，所以 。 (3) 升压变压器的匝数比 降压变压器的匝数比 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。 题型2影响输电损耗的因素 2. 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。 题型3输电过程的损耗及计算 3. 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。 题型4远距离输电问题的分析与计算 4. 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。 题型5计算用户端用电器的数量 5. 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。 1．我国特高压输电技术达到世界领先水平。在输电线及输电距离不变的情况下，采用超高压输电时，输电电压为，输电总功率为；采用特高压输电时，输电电压为，输电总功率为。已知两次输电效率相同，则和之比为（　　） A．1∶4 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶1 【答案】A 【详解】输电效率相同，即两次输电过程中损失的功率占总功率的比例相等。 设输电线电阻为，总功率为，输电电压为，则输电电流 功率损失 根据效率相同， 代入公式得 化简后 两边消去，得 即。 故选A。 2．雅中-江西千伏特高压直流输电工程是国家电网服务“西电东送”能源战略。假设输电功率为P，输电电压为U，线路总电阻为R，则线路损耗的电功率为（　　） A． B． C． D．P 【答案】C 【详解】输电线路的损耗功率由焦耳定律决定，即 输电电流 可通过输电功率 和电压 计算，即 将 代入焦耳定律得 A．表达式，此为电流 与电阻 的乘积，表示电压降，而非损耗功率，故A错误。 B．表达式，单位不符合功率单位，故B错误。 C．表达式，为线路损耗电功率的正确表达式，故C正确； D．总输电功率不可能全部损耗，故D错误。 故选C。 3．西电东送是纵横中国的能源“闪送”工程，这个送电工程横贯数千公里，必须走“高速公路”，这就得靠特高压输电工程。若在输电总功率不变的情况下，仅将原来的500kV高压输电升级为1000kV的特高压输电（不考虑输电线的电容、电感带来的能量损失），下列说法正确的是（　　） A．输电电流的有效值会变为原来的2倍 B．输电线上损失的电压有效值变为原来的 C．输电线上损失的功率变为原来的 D．若输电线损失功率不变，则使用相同材料、粗细的输电线，其传输距离将更远 【答案】D 【详解】ABC. 根据 输电总功率不变，输电电压有效值变为原来的2倍，可知输电电流的有效值会变为原来的，根据 可知输电线上损失的电压有效值变为原来的，根据 可知输电线上损失的功率变为原来的，选项ABC错误； D. 根据 若输电线损失功率不变，输电电流变小，则使用相同材料、粗细的输电线，其传输距离将更远，选项D正确。 故选D。 4．截至2025年1月12日，新疆准东至安徽皖南特高压直流输电工程已累计输送电量超过3000亿千瓦时，这是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。该工程在输电环节使用直流，在送电端使用专用“整流”设备将发电机的交流电变为直流，在用户端使用“逆变”设备将直流变为交流。下列说法正确的是（　　） A．采用特高压输电，会减少电能的损耗 B．送电端的电压越高，输送的电功率越大 C．在送电端先升压再整流，在用户端先降压再逆变 D．采用直流输电，会加大线路上电容、电感引起的电能损耗 【答案】A 【详解】A．根据， 联立解得 可知输送功率一定时，采用特高压输电，电压U增大，则减小，即减少电能的损耗，故A正确； B．输送的电功率由发电端的发电机决定，与送电端的电压高低无关，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．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D错误。 故选A。 5．特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用2200kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设输送功率为P0，导线的内阻为r，当输送电压U=550kV时，通过导线的电流 导线损失的电压 导线损失的功率 同理，当输送电压U′=2200kV时，通过导线的电流 导线损失的电压 导线损失的功率 联立解得， 故选C。 6．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则下列说法错误的是（    ） A．用户端的电压 B．发电厂的输出功率为 C．输电线路上损失的电功率为 D．输电线上的电压降为 【答案】B 【详解】A．根据变压器输入功率等于输出功率相等可得 解得用户端的电压为 故A正确，不满足题意要求； BC．发电厂的输出功率为 输电线路上损失的电功率为 故B错误，满足题意要求；C正确，不满足题意要求； D．输电线上的电压降为 故D正确，不满足题意要求。 故选B。 7．假定输电线路中的电流是，用户端的电压是，两条导线的总电阻是。导线的电阻集中画为一个电阻。在输电电流变为原来2倍的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率现在为（　　） A． B． C． D．UI 【答案】C 【详解】当输电电流为I，导线电阻为r时，损失功率为，当输电电流为2I，导线电阻为0.5r时，其损失的功率为 故选C。 8．为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了利用电流的热效应除冰的思路。若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通过自动调节高压输电变压器的变压比，使输电线上的热耗功率变为16ΔP，则除冰时（　　） A．输电电流为4I B．输电电流为16I C．输电电压为4U D．输电电压为 【答案】A 【详解】AB．高压线上的热耗功率为 若热耗功率变为16ΔP，则有 解得 故A正确，B错误； CD．又因为输送功率不变，则 解得 故CD错误。 故选A。 9．某种电吹风机的内部电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点。绕点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风机的各项参数如表所示。下列说法正确的是（　　） 吹冷风时输入功率 吹热风时输入功率 490W 小风扇额定电压 正常工作时小风扇输出功率 40W 输入交流电压 A．变压器原、副线圈的匝数比 B．触片P同时接触b、c两个触点时电吹风机吹热风 C．小风扇的内阻为 D．电吹风机吹热风时电热丝上的电流为 【答案】D 【详解】A．小风扇额定电压为，输入交流电压为，则 A错误； B．由题图可知，触片同时接触、两个触点时电吹风机吹冷风，B错误； C．小风扇的发热功率 电流 可得 C错误； D．吹热风时电热丝消耗的功率 则电热丝上的电流 D正确。 故选D。 10．我们日常生活离不开电，电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源，火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题： (1)火力发电厂或水电站发出电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电压？ (2)电能的远距离传输一般要经过哪几个环节？ 【答案】(1)电压不会很高，借助变压器 (2)升压变压器升压、电能的输送线路、降压变压器降压 【详解】（1）电厂发出的电的电压最大值由公式Em=NBSω决定，因机械制造等因素，电压不会很高，通常借助变压器将低电压变为高电压。 （2）电能的远距离传输一般要经过三个环节，即升压变压器升压、电能的输送线路、降压变压器降压。 11．如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图。配电设施的输出电压U1=250V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶9，降压变压器原、副线圈的匝数比比n3∶n4=5∶1。充电桩充电时的额定功率P=19kW，额定电压U4=380V，变压器均视为理想变压器。求： (1)升压变压器副线圈两端电压U2； (2)通过输电线上的电流I3； (3)输电线的总电阻r。 【答案】(1)2250V (2)10A (3)35Ω 【详解】（1）根据理想变压器两端电压与匝数的关系得 解得 （2）根据理想变压器两端电压与匝数的关系得 通过输电线上的电流为 解得， （3）输电线电势差为 输电线的总电阻 解得 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12讲 电能的输送 内容导航——预习三步曲 第一步 学 析教材·学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题·讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点·强知识：7大核心考点精准练 第二步 记 串知识·识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步 测 过关测·稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点一　输电线上的电压和功率损失 【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. 知识点二　远距离高压输电过程的分析与计算 【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． 【重难诠释】 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%. 教材习题01 1.采用110kV高压输电，输送电功率为4800kW的电能，输电导线中的电流是多少?如果用110V电压输送同样功率的电能，输电导线中电流是多少? 我们在初中曾经做过类似的题目，那时是用直流电路的知识来处理的。在纯电阻的交流电路中，同样有公式U=IR和P=UI。想想看，这里的U和I的含义与初中有什么不同? 解题方法 电能输送特点 【答案】电功率 P=IU ，电流 。 当 时，输电导线中的电流 当 时，输电导线中的电流 公式 U=IR 中的 U、I、R 对应于同一段电路，同理，公式 P=UI 中的 P、U、I 也是对应于同一段电路的物理量。在此题中的功率 P 并不是输电线上消耗的功率，而是发电机（电源）、输电线以及用户构成的闭合电路的总功率，U 是此电路的总电压，而 I 是回路的总电流（也是流经输电线的电流），如果输电线的电阻为 R，则 ，原因是 U 并非输电线上的电压降，而 P=IU ，原因是这三个量对应于同一段电路，即回路总电压 U、总电流 I、总功率 P。 教材习题02 5.某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为82在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW(即用户得到的功率为95kW)。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算: (1)降压变压器输出的电流为多少?输电线上通过的电流是多少? (2)输电线损失的电压为多少?升压变压器输出的电压是多少? (3)两个变压器的匝数比各应等于多少? 解题方法 电能输送的特点 【答案】5.答案 远距离输电原理如图所示。 (1) 降压变压器输出的电流也就是用户得到的电流， 因为 ，所以 。 (2) 输电线上损失的电压 ；因为 ，所以 。 (3) 升压变压器的匝数比 降压变压器的匝数比 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 题型2影响输电损耗的因素 2. 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 题型3输电过程的损耗及计算 3. 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%。 题型4远距离输电问题的分析与计算 4. 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 题型5计算用户端用电器的数量 5. 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 1．我国特高压输电技术达到世界领先水平。在输电线及输电距离不变的情况下，采用超高压输电时，输电电压为，输电总功率为；采用特高压输电时，输电电压为，输电总功率为。已知两次输电效率相同，则和之比为（　　） A．1∶4 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶1 2．雅中-江西千伏特高压直流输电工程是国家电网服务“西电东送”能源战略。假设输电功率为P，输电电压为U，线路总电阻为R，则线路损耗的电功率为（　　） A． B． C． D．P 3．西电东送是纵横中国的能源“闪送”工程，这个送电工程横贯数千公里，必须走“高速公路”，这就得靠特高压输电工程。若在输电总功率不变的情况下，仅将原来的500kV高压输电升级为1000kV的特高压输电（不考虑输电线的电容、电感带来的能量损失），下列说法正确的是（　　） A．输电电流的有效值会变为原来的2倍 B．输电线上损失的电压有效值变为原来的 C．输电线上损失的功率变为原来的 D．若输电线损失功率不变，则使用相同材料、粗细的输电线，其传输距离将更远 4．截至2025年1月12日，新疆准东至安徽皖南特高压直流输电工程已累计输送电量超过3000亿千瓦时，这是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压直流输电工程。该工程在输电环节使用直流，在送电端使用专用“整流”设备将发电机的交流电变为直流，在用户端使用“逆变”设备将直流变为交流。下列说法正确的是（　　） A．采用特高压输电，会减少电能的损耗 B．送电端的电压越高，输送的电功率越大 C．在送电端先升压再整流，在用户端先降压再逆变 D．采用直流输电，会加大线路上电容、电感引起的电能损耗 5．特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用2200kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则（　　） A． B． C． D． 6．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则下列说法错误的是（    ） A．用户端的电压 B．发电厂的输出功率为 C．输电线路上损失的电功率为 D．输电线上的电压降为 7．假定输电线路中的电流是，用户端的电压是，两条导线的总电阻是。导线的电阻集中画为一个电阻。在输电电流变为原来2倍的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率现在为（　　） A． B． C． D．UI 8．为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了利用电流的热效应除冰的思路。若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通过自动调节高压输电变压器的变压比，使输电线上的热耗功率变为16ΔP，则除冰时（　　） A．输电电流为4I B．输电电流为16I C．输电电压为4U D．输电电压为 9．某种电吹风机的内部电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点。绕点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风机的各项参数如表所示。下列说法正确的是（　　） 吹冷风时输入功率 吹热风时输入功率 490W 小风扇额定电压 正常工作时小风扇输出功率 40W 输入交流电压 A．变压器原、副线圈的匝数比 B．触片P同时接触b、c两个触点时电吹风机吹热风 C．小风扇的内阻为 D．电吹风机吹热风时电热丝上的电流为 10．我们日常生活离不开电，电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源，火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题： (1)火力发电厂或水电站发出电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电压？ (2)电能的远距离传输一般要经过哪几个环节？ 11．如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图。配电设施的输出电压U1=250V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶9，降压变压器原、副线圈的匝数比比n3∶n4=5∶1。充电桩充电时的额定功率P=19kW，额定电压U4=380V，变压器均视为理想变压器。求： (1)升压变压器副线圈两端电压U2； (2)通过输电线上的电流I3； (3)输电线的总电阻r。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $