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五、高压输电情景导入学习目标预览看那长江三峡大坝何其的壮观！它为我们提供了巨大的电能．想一想，它是怎样把巨大的电能输送到远方的？1.了解为什么要用高压输电．2.知道减小远距离输送电能损失的主要途径．3.了解电网在能源利用上的作用，认识科学技术对人类生活的深远影响.01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升[课时作业]一、电能的输送1．电能的输送存在的问题由于输电线路存在，就会有电能的损耗；损耗的电能会随着输送电能的增大和线路的增长而．2．减小输电线路上的损耗的方法(1)减小输送线路的．(2)减小输送线路的．电阻大大增加电阻电流[思考]农村电网改造前，某些离变压器较远的用户村庄经常出现电灯不亮，达不到额定功率．为什么会出现这种现象？提示：输电线上有较大电压损失．二、高压输电的原理由于输送功率P＝UI，其中U为输送电压，I即为输送电流，因而在输送功率一定的情况下，可以通过提高输送，以减小输送，来减小线路上的损耗P损＝I2R，这是行之有效的方法．电压U电流I[思考]远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n倍，则输电线上由电阻造成的电压损失是原来的几倍？提示：由P＝UI可知，若U升高为原来的n倍，则电流变为原来的1n.由U＝IR知，损失电压为原来的1n倍.要点一输电线上的功率损失和电压损失1．输电线上的功率损失远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应ΔP＝I2R，电能转化为热能，出现功率损失(其中R为输电线电阻，I为输电电流)．2．输电线上的电压损失输电线上的电阻两端的电压ΔU＝IR，用户得到的电压U′＝U－ΔU，那么ΔU＝U－U′即为输电过程中损失的电压．3．减少功率损失和电压损失的方法(1)减小输电线的电阻：即增大导线横截面积和用导电性能较好的材料，这种方法在实际生产中效果有限．(2)减小输送的电流：在输出功率不变时，由P＝UI知可增大U来减小I，由P＝I2R知可减小电能损失．[例1]如图所示，家庭用电是通过设立在附近的“变电站”提供的，为了保证居民用户所有用电器都能在220V的电压下正常工作，变电站的输出电压一般都高于220V.(1)居民楼用电器的总功率为44kW，当这些用电器全部正常使用时，通往居民楼的输电线路中的电流是多少？(2)若输电线的总电阻为0.1Ω，输电线路中的电压损失和功率损失分别为多少？[解析]家用电器的额定电压均为220V，若居民楼用电器的总功率为44kW，当这些用电器全部正常使用时，通往居民楼的输电线路中的电流应该由I＝PU求得．(1)输电线路中的电流I＝P1U＝44×103W220V＝200A(2)输电线路中电压损失ΔU＝IR＝200×0.1V＝20V.输电线路中的功率损失P＝I2R＝2002×0.1W＝4000W[答案](1)200A(2)20V4000W计算输电线路中功率损失时应注意的问题(1)线路功率损失一般用公式ΔP＝I2R计算，若用ΔP＝U2R，则必须注意对应关系，即U为输电线上的电压损失，即ΔP＝U2损R.(2)注意电压关系U输＝U损＋U用．1．输电导线的电阻为R，输送电功率为P，现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为()A．U1∶U2B．U21∶U22C．U22∶U21D．U2∶U1解析：由P＝UI得输电线中的电流I＝PU，输电线中损失的功率P损＝I2R＝(PU)2R＝P2RU2，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比，所以P损1∶P损2＝U22∶U12.答案：C要点二高压输电过程分析1．输送电能的过程发电厂→升压变压器→输电导线→降压变压器→用户，如图所示(都为理想变压器)2．各量间的关系(1)输电电流：I2＝P2U2＝I3＝P3U3＝ΔUR.(2)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，ΔP＝P2－P3.(3)电压关系：U1U2＝n1n2，U3U4＝n3n4，ΔU＝U2－U3＝I2R.[例2]发电厂输出的交流电压为2.2万伏，输送功率为2.2×106W，在用户处安装一降压变压器，用户的电压为220V，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22Ω，求：(1)输电导线上损失的电功率；(2)降压变压器原、副线圈匝数之比．[思路点拨]解此题可按以下思路：利用功率、输送电压→输送电流——功率损失P＝I2R—电压损失ΔU＝IR——U1＝U－ΔU—U1U2＝n1n2[解析](1)应先求出输送电流，由I线＝P总U总＝2.2×1062.2×104A＝100A.则损失功率为P损＝I2线R线＝1002×22W＝2.2×105W.(2)变压器原线圈电压U1为U1＝U总－U线＝U总－I线R线＝2.2×104V－100×22V＝19800V所以原、副线圈匝数比n1n2＝U1U2＝19800220＝90∶1.[答案](1)2.2×105W(2)90∶1处理远距离输电问题，首先要画出输电线路示意图．其次解题时要抓“两头”——电源、用电器，要注意“中间一条线”——输电线，以变压器为纽带将“两头”与中间输电线联系起来；抓住P入＝P出，利用变压比、变流比等规律进行分析与计算．2．发电机的输出电压为U，输出总功率为P，通过总电阻为R的输电导线向用户供电，则输电线上的电流为______，输电线上的电压降为______，输电线上损失的电功率为________，用户得到的电压为______，用户得到的电功率为______．解析：由P＝UI得，输电线上的电流为I＝PU，则输电线上的电压降ΔU＝IR＝PUR，输电线上损失的功率ΔP＝I2R＝P2U2R，用户得到的电压U′＝U－ΔU＝U－PUR，用户得到的电功率P′＝P－ΔP＝P－P2U2R.答案：PUPURP2U2RU－PURP－P2U2R[随堂训练]1．(多选)关于减小远距离输电线上的功率损失，下列说法正确的是()A．应降低输电电压B．应减小输电线电阻C．应减小输电电流D．应采用高压输电解析：应采用提高电压减小电流的方法，减小电阻在实际中是不现实的，会增加成本，但在理论上是可以减小输电线上损失的功率的，所以B、C、D项正确．答案：BCD2．(多选)针对远距离输电的过程，下列说法正确的是()A．发电机送出的交变电流应经过变压器增压B．输电过程中，电能无损耗C．用户可以不经降压变压器直接利用输送的电能D．输送电压越大，损失功率越小解析：高压输电过程为升压→传输→降压→利用，输送电压越大，损失功率越小，但不是无损耗，故A、D项正确．答案：AD3．(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电．我国西北电网正在建设750kV线路．采用高压输电的优点是()A．可节省输电线的铜材料B．可根据需要调节交变电流的频率C．可减少输电线上的能量损耗D．可加快输电的速度解析：远距离输电过程中，由于电流的热效应，输电线上发生热损耗，根据焦耳定律，损耗功率P损＝I2R＝(PU)2R，式中P为输电功率，U为输电电压，R为输电线电阻，在P、R不变时，P损∝(1U)2，所以采用高压输电可减少输电线上的能量损耗，当P损、P不变时，R∝U2，又R∝ρlS，联立得输电线横截面积S∝lU2.采用高压输电，在损耗功率不变的情况下可使输电线横截面积大大减小而节省输电线铜材料，选项A、C正确．答案：AC4．(多选)为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()A．输电电流为3IB．输电电流为9IC．输电电压为3UD．输电电压为13U解析：由ΔP＝I2R线知ΔP′＝9ΔP时，I′＝3I，故A对B错；又由P＝UI得，U′＝13U，故C错D对．答案：AD5．我们日常生活中的照明用电是220V，如果不采用高压输电，我们就用220V的电压输电，如果输电线的电阻为1Ω，输电总功率为100kW，试计算在输电线上损失的功率．你发现什么问题？解析：若用220V的电压输电，由P＝UI知输电线上电流I＝PU＝100×103220A≈454.5A，所以损失功率P损＝I2R＝(454.5)2×1W＝206570.25W≈206.57kW100kW.这说明采用低压输电消耗太大，甚至会全部损耗在输送过程中．答案：见解析