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五高压输电1．了解远距离输电时电能损失的原因，知道如何减少电能输送时的损失．2．知道为什么采用高压输电，理解高压输电的原理．3．了解电网供电的优点．4．了解输电技术的发展对现代社会生活的重要影响．一、远距离输电的电能损失1．损失原因：输电时，导线上会有电能损失，这主要是由电流的________引起的．2．损失多少的影响因素：输电线的________越大，输电线上通过的________越大，在输电线上产生的热量就越多，损失的电能越多．热效应电阻电流3．减少电能损失的途径(1)减小输电线的________；(2)减小输送的________．温馨提示实际中为了减小输电线上电能的损失，两种途径都加以综合利用．电阻电流二、降低导线电阻的方法1．选择_________好的材料作导线，且使导线________．2．降低导线电阻的措施的局限性：(1)____________较好的金属一般比较贵重；(2)导线________不仅增加材料消耗，还会给架线增大困难．三、降低输电电流的方法——高压输电1．由P＝UI知，在输送功率不变的情况下，减小电流就必须增大________．2．由P＝UI和P热＝I2R可知，在P不变的情况下，电压提高一倍，热损失功率将会减少为原来的________．导电性能粗一些导电性能太粗电压14四、电网供电1．将多个电厂发的电通过________、变电站连接起来，形成全国性或地区性_________，叫做电网．2．电网供电的优点是：(1)节约成本，提高效益；(2)使电力的供应更可靠、质量更高．输电线输电网络一、输电导线上的电功率损失1．损失电能的分析任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方时，电阻发热而损失电能．设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失为P损＝I2R.若输送电功率为P，输电电压为U，则输电电流I＝PU.输电线上的功率损失可表示为ΔP＝PU2R.2．输送电能的基本要求(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．3．减小输电线上功率损失的方法(1)减小输电线的电阻R.①选用导电性能高的材料：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料．②增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．(2)减小输电电流I.提高输电电压U，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，输电线上的电流变为原来的1n，输电线上的功率损失降为原来的1n2.采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施．二、远距离高压输电问题的处理方法由于发电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内还需用升压变压器将电压升高到几百千伏后再向远方送电，到达用电区再用降压变压器降到所需的电压，基本电路如图3－5－1所示．图3－5－11．有关远距离输电问题，应首先画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．2．以变压器为界将整个输电电路划分为几个独立的回路，每个回路都可以用欧姆定律、串并联电路的特点和电功及电功率的公式等进行计算，联系各回路的桥梁是原、副线圈电压、电流与匝数的关系及输入功率和输出功率的关系．3．高压输电的几个基本关系式(1)功率关系．P1＝P2，P3＝P4，P2＝P线＋P3.(2)电压、电流关系．U1U2＝n1n2＝I2I1，U3U4＝n3n4＝I4I3，其中I2＝I3＝I线；U2＝U线＋U3.(3)输电电流．I线＝P2U2＝P3U3＝U2－U3R线.(4)输电导线上损耗的电功率．P线＝I线U线＝I2线R线＝P2U22R线．思考与讨论[教材第64页]教材资料分析点拨(1)当输送电压为5kV时输电导线上的电流I1＝PU1＝1.0×1065×103A＝200A；当输送电压为50kV时，输电导线上的电流I2＝PU2＝1.0×1065.0×104A＝20A.(2)当输送电压为5kV时，在导线上损失的热功率P1＝IR＝2002×10W＝400kW.当输送电压为50kV时，在导线上损失的热功率P2＝IR＝202×10W＝4kW，由以上计算可知，提高输电电压可以大幅降低输电线上的功率损失．输电线路上的电功率损失例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，求两次输电线上损失的功率之比．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＝PU2R＝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∶U21.答案U22∶U21借题发挥若用电阻为R的导线输送电压为U，功率为P的电能，由电功率公式得输电线上电能损失P损＝I2R＝P2U2·R，由此可知，在输电功率P一定情况下，导线电阻减小一半，电能损失减小一半；输电电压升高一倍，电能损失减小为14.1．远距离输电中，在输送的电功率不变的条件下()A．只有增大输电线的电阻，才能减小电流，提高输电功率B．只有提高输电电压，才能减小电流，提高输电效率C．提高输电电压势必增大输电线上的能量损耗D．提高输电电压势必增大输电线上的电流【答案】B【解析】由于输电线上的电能损耗P损＝I2R＝P2U2R，U增大，P损减小，I＝PU减小，故B对，A、C、D错．远距离输电问题例2发电厂输出的交变电压为220kV，输送功率为2.2×106W．现在用户处安装一降压变压器，使用户的电压为220V．发电厂到变压器间的输电线总电阻为22Ω.求：(1)输电线上损失的电功率；(2)降压变压器原、副线圈的匝数之比．解析(1)输送电流为：I线＝P送U送＝2.2×106220×103A＝10A，输电线上损失功率为：P损＝I2线·R线＝102×22W＝2.2×103W.(2)变压器输入端电压为：U＝U送－I线R线＝220×103V－10×22V＝2.1978×105V，所以原、副线圈的匝数比为n1n2＝2.1978×105220＝9991.答案(1)2.2×103W(2)999∶1借题发挥解决远距离输电问题的关键是作出远距离输电的示意图，理清各电路段中的电压、电流、功率的关系．2．输电线的电阻为r，输送电功率为P，用电压U送电，则用户得到的功率为()A．PB．P－P2U2rC．P－U2rD.P2U2r【答案】B【解析】输电线上的电流I＝PU，损失的功率P损＝I2·r，故用户得到的功率P用＝P－P损＝P－P2U2r，B正确．1．远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是()A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比B．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成正比C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比输电线路上的电功率损失【答案】CD【解析】此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混淆，由P＝U2R而错选选项B.正确的思路是由I线＝P送U送可知ΔU＝P送U送R线，故选项A错误；ΔP＝P2送U2送·R线，故选项C正确；由ΔP＝ΔU2R线知，选项D正确．2．通过相同材料的导线向同一用户输送10kW的电功率，如在输送电压为110V和220V两种情况下电线上损失的电能相同，那么两种情况下输电线的电阻之比是多少？【解析】设输送电压为U1时输电线上的电流为I1，输送电压为U2时输电线上的电流为I2，且P＝IU.又P相同，所以I1U1＝I2U2.设导线上损失的功率为P损，则P损＝I2R.因为P损相同，所以R1R2＝I2I12＝U1U22＝14.【答案】1∶4远距离输电问题3．如图3－5－2为远距离输电线路的示意图：图3－5－2若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是()A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备的功率无关B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压【答案】C【解析】变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A、B错误；用户的总电阻减小，根据P＝U2R，消耗的功率增大，输电线上电流增大，线路损失功率增大，C项正确；升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器输入电压，D项错误．4．小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户．设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致()A．升压变压器初级线圈中的电流变小B．升压变压器次级线圈两端的电压变小C．高压输电线路的电压损失变大D．降压变压器次级线圈两端的电压变小【答案】CD【解析】用电器电功率增加导致输出功率变大，在输出电压一定时，使输出电流变大，由于ΔU＝IR，所以输出电流变大导致输电线路的电压损失变大，从而导致降压变压器初级线圈电压变小，次级线圈电压也减小，所以选项C、D正确．