《粤教版高中物理选修（3-2）第二章《交变电流》第七节 远距离输电》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粤教版高中物理选修（3-2）第二章《交变电流》第七节 远距离输电（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七节远距离输电1了解输电的过程及输电过程中优先考虑的问题2掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径3了解能源危机，树立节约能源，合理利用能源的意识1输电过程中电能损失的主要原因是输电线上电阻由于发热而引起的，其计算方法是QI2R线t2在输送电能的过程中，由于导线有电阻，电流通过时，必然会因发热而损失一定的电能根据导线的发热功率PI2R可知，输电过程中，减少电能损失的方法有两种：一种是减小导线的电阻，另一种是减小输电导线的电流，在保证输送功率不变的前提下，只有提高输电电压，才能减小输电电流这就是通常采用高压进行远距离输电的道理3电路中电能损失PI2RR，最好不用来算，当用此式时，U必须是输电导线上
2、的电压降，而不能用输电电压来计算输电技术的发展历史(一)关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流，而美国发明家威斯汀豪斯和英国费朗蒂则主张采用交流输电输电技术的发展历史(二)在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明还未用于工业动力例如，1882年爱迪生电气照明公司(创建于1878年)在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110 V“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500年16 W的白炽灯供电输电技术的发展历史(三)但是随着科学技术和工
3、业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力需求也急剧增大由于用户的电压不能太高，要输送一定的功率，就要加大电流而电流越大，输电线路发热就越厉害，损失的功率就越多，而且电流太大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站越远的用户，得到的电压越低直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题输电技术的发展历史(四)爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，他成了保守势力的代表，爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全，他还打比
4、方说，沿街道铺设交流电缆，简直等于埋上了地雷，并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验，那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑执行死刑，行刑用的电椅就通以高压交流电，这正好帮了爱迪生的大忙输电技术的发展历史(五)但为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压，在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离输电的目的而要改变电压，只有采用交流输电才行.1888年，费朗蒂则设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电，他用钢皮电缆将1万伏的交流电送往相距10公里外的市区变电站，在这里降为2 500 V，再分送到各街区的二级变压器，降为100 V供用
5、户照明输电技术的发展历史(六)其后，俄国的多利沃布罗沃斯基又于1880年最先制出了功率为100 W的三相交流发电机，并被德国、美国推广使用事实成功证实了高压交流输电的优越性并在全世界范围内迅速推广随着科学的发展，为了解决交流输电存在的问题，寻求更合理的输电方式，人们现在又开始了采用直流超高压输电输电技术的发展历史(七)但这并不是简单地恢复到爱迪生时代的那种直流输电，发电站发出的电和用户用的电仍然是交流电，只是在远距离输电中，采用换流设备，把交流高压变为直流高压，这样做可以把交流输电用的3条电线减为2条，大大节约了输电导线，目前最长的架空直流线路是莫桑比克的卡布拉巴萨水电站到阿扎尼亚的线路，长1
6、 414公里，输电电压为50万伏，可输电220万千瓦一、单项选择题1关于电能输送的以下分析，正确的是(C)A由公式P知，输电电压越高，输电线上功率损失越大B由公式P知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C由公式PI2R知，输电电流越大，输电线上功率损失越大 D由公式PUI知，输电线上的功率损失与电流成正比解析：输电线上损失的功率P损I2R线，公式中的U损指输电线上(即电阻R线)的分压，而不是输电电压，A、B两项错；公式PUI是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率，D项错2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
7、压输电，输电线上损耗的电功率为P.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，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为(A)A. B. C2P D4P解析：在高压输电中，设输送电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，则输电线上损耗的电功率为PR，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的，故选A.3分别用U1U和U2kU两种电压输送电能，若输送的功率相同，导线上损失的功率也相同，导线的长度和材料也相同，则在两种情况下导线的横截面积之比为S1S2等于(C)Ak1 B1k Ck21 D1k2解析：由P损知损失的功率相同时，导线的横截面积
8、之比与电压的平方成反比4(2014浙江卷)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I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则(A)A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为IrD输电线路上损失的电功率为I1U来源:Zxxk.Com解析：本题考查远距离输电，难度较小根据理想变压器的特点，I1U1I2U2，则U2，A正确输电线路的电压降(电压损失)为UI1r，损失的电功率为PI1UIr；变压器原线圈输入功率为I1U1.选项BCD错误，A正确二、多项选择题5理想变压
9、器的原、副线圈匝数比n1n2101，只有一个副线圈，原线圈两端接交流电源，已知电阻R5 ，电压表V的读数为100 V, 则(BC)A原、副线圈中电流频率之比f1f2101B电流表A2的读数2 AC电流表A1的读数0.2 AD变压器的输入功率为200 W解析：原、副线圈中电流频率相等，变压器的输入功率为20 WA、D错误6关于远距离输电，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是(CD)来源:学科网ZXXKA升压变压器原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B输电线路中的电流只由升压变压器的匝数比决定C当用户消耗的总功率增大时，输电线上损失的功率增大D升压变压器的输出电压不等于降压变压器的输
10、入电压解析：因输入功率等于输出功率，而发电机输出的电压不变，所以选项A、B错误；当用户消耗的总功率增大时，输电线中的电流增大，根据PI2R，输电线上损耗的功率增大，选项C正确；因为输电线上也有电压损失，所以升压变压器输出电压不等于降压变压器的输入电压，选项D正确7远距离输送一定功率的交变电流，若送电电压提高到n倍，则输电导线上(AC)A电能损失为原来的倍B电压损失为原来的倍C电能损失减少倍D电能损失减少了n1倍解析：由P耗R线知A对，再由电能损失减少量是P损可知C对由I，知电压提高到n倍，则电流为原来的倍，所以电压的损失是原来的，所以B、D错误8远距离输电时，在输送功率不变的条件下，则在输电线
11、上的功率损失(AD)A随输电线电阻的增大而增大B与输送电压的平方成正比C与输电线上电压损失的平方成反比D与输电电流的平方成正比解析：由P耗I2R线知A、D正确9某小型水电站的电能输送示意图如下发电机的输出电压为220 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则(AD)A.B.C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析：根据变压器工作原理可知，.由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压
12、，有U2U3，所以，A正确，B和C不正确升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D正确三、非选择题(按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)10某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是6 .来源:学科网ZXXK(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1n2221的变压器降压，求用户得到的电压解析：(1)输电线上的电流强度为IA52.63 A，输电线路损耗的功率为P损I2R52.6326 W16 620 W16.62 kW.(2)改用高压输电后，输电线
13、上的电流强度变为I A4 A用户端在变压器降压前获得的电压U1UIR(5 00046)V4 976 V根据用户得到的电压为U2U14 976 V226.18 V.答案：(1)16.62 kW(2)226.18 V11在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失有一个小水电站，输送的电功率为P500 kW，当使用U5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800度求：(1)这时的输电效率和输电线的总电阻r.来源:学科网ZXXK(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？来源:学科网ZXXK解析：(1)由于输送功率
14、为P500 kW，一昼夜输送电能EPt12 000度，终点得到的电能E7 200度，因此效率60%.输电线上的电流可由I计算，为I100 A，而输电线损耗功率可由PrI2r计算，其中Pr kW200 kW，因此可求得r20 .(2)输电线上损耗功率Prr，原来Pr200 kW，现在要求Pr10 kW ，计算可得输电电压应调节为U22.4 kV.答案：(1)60%20 (2)22.4 kV12发电机输出功率为40 kW，输出电压400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为15的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 ，到达用户后再用变压器降为220 V，求：(1)输电线上损失的电功率是多少？(2)降压变压器的变压比是多少？解析：(1)发电机输出的电压为400 V，经升压变压器后电压为U400 V2.0103 V，由PUI得输电线上的电流I A20 A.输电线上的功率损失：PI2R2025 W2.0103 W.(2)输电线上的电压损失：UIR205 V100 V.加在降压变压器原线圈两端的电压：U1UU2.0103 V100 V1.9103 V.降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)U2220 V.降压变压器的变压比.答案：(1)2.0103 W(2)9511
