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1、电能的输送 【学习目标】 1知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。 2知道降低输电损耗的两个途径。 3了解电网供电的优点和意义。 【学习重难点】 重点是输电线上损失电能的原因和输电线上损失的电能的计算。 难点是输电系统的“输电电压”、“用户得到的电压”和输电线上“损失的电压”三者 的区别与联系。 【课前预习】 1远距离输送电能时， 输电导线上的发热损失Q=I 2Rt。 （R为输电线电阻， I 为通过输电线 的电流。 ） 2 减小输电导线的电阻是减少输电线上电能损失的一种方法。可选用电阻率较小的铜 和铝。远距离输电中用增大导线截面积S来减小 R ，以减小能量损失是有限的。 3减小输电
2、导线中的电流可以减小输电线上电能的损失，由于I=_，因而在输送 一定电功率时，可采用以减少输电线上电能损失，这是行之有效的办法。 4在远距离送电时，如果输送电压为U ，输送功率为P，输电线的电阻为r ，则输电线上 损失功率为 _，损失电压为 _，用户得到电压为 _，用户得到的功率为 _。 【学习过程】 对电能输送，要抓住“输送一定的电功率” 这一前提，即 P送=I 送U送是定值，当 U送提高时， I 送就要变小，在其它条件保持不变时，线路上损耗变少。这是高压送电的原因，在电能输送 中，要弄清输电线电阻及线上的电压U线的含义，不要认为它是升压变压器的输出电压U送（输 送电压） ，也不要认为它是降
3、压变压器的输入电压（或用户电压U用） ，因输电线与升压变压器 的副线圈和降压变压器的原线圈是串联而成的闭合电路。对线路损耗的计算，有 线 线 线 线 损 R U RIP 2 2 ，其中，U 线为输电线上的电压降，它等于 I线与 R线的乘积，还等于 U送与 降压变压器原线圈电压（或用户电压）之差。 要注意：远距离输送单相交流电时，输电导线长度按距离2 倍计算。要注意输电的电 压与输电导线上损耗的电压、输送的电功率与输电导线上损耗的电功率的区别。 【例 1】水电站给远处山村送电的输出功率是100Kw ，用 2000V电压输电，线路上损失的 功率是 4 2.5 10 W，如果改用 20000V高压输
4、电，线路上损失的功率是多少？ 解答：因PUI，所以用 2000V送电，电流为 1 1 100000 50 2000 P IAA U 设输电线上的电阻为R ，输电线上损失的功率 2 11 2500PIRR 改用 20000V高压送电时的送电电流 2 2 100000 5 2000 P IAA U 此时输电线上损失的功率 2 2225PIRR 由 4 12.5 10PW得 2 22.510PW 小结: 在远距离输送电能计算线路功率损耗时常用关系式P损=I 线 2 R线计算。其原因是I 线较易求出： 送 送 线 U P I ；而 P损=U线I线或 线 线 损 R U P 2 ，则不常用，其原因是在一
5、般情况下，U线不 易求出，且易把U线和 U送混淆而造成错误。 【变式训练 1】远距离输送交流电都采用高压输电。我国正在研究用比330 千伏高得多的 电压进行输电。采用高压输电的优点是（） A可节省输电线的铜材料 B可根据需要调节交流电的频率 C 可减少输电线上的能量损失 D可加快输电的速度 （答案： AC ） 【例 2】利用太阳电池这个能量转换器件将辐射能转变为电能的系统又称光伏发电系统。 光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式。将直 流电变为交流电的装置称为逆变器。 （1）用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？请简要回答。 （2）有一台内阻为 1
6、的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图1 所示，升压变压 器匝数比为 1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线的总电阻R=4 ，全校共 22个班，每 班有220V40W 灯 6盏，若全部电灯正常发光，则 发电机输出功率多大？ 发电机电动势多大？ 输电效率多少？ 若使灯的数量减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？ 解答（1）可以改变电压的大小以适应不同的需要；通过升压、降压在远距离输送电中减少 电能在输电线上的损耗， 提高供电效率。所以用逆变器将直流电变为交流电，可以扩大发电系 统的利用率。 （2）发电机的输出功率： P出=nP灯+ 2 2 IR 而 I2= 灯 nII 4 1 4 1
7、3 所以， P出=22640+ 2 4 220 40622 4=5425W E=U1+I1r ，r 为发电机内阻， U1= 4 1 U2 U2=4U3+I 2R=4 220+64=904V ；I 1=4I2所以， E= 4 904 +461=250V = 出 灯 出 用 P P P P =97% 电灯减少一半时， nP 灯=112206=2640W I2=nP灯U2=2640880=3A 所以， P出=nP灯+I 2R=2640+32 4=2676W 小结：电能输送问题一般离不开升、降压变压器，这时除用变压器的电压比或电流比公式 外，最好画出电能输送示意图，这样便于分析问题和解决问题。输电线上流过的电流（输送电 流）I 送，对有升、降变压器电能输送问题的情况，有以下几种求法： 升副 送 线 U P I ，其中， “U升副”为最后一个升压变压器的次极线圈电压，也即电能输送电压。 线 损 送 R P I 降初 用 线 U P I ，其中“P用”为用户或用电区得到的功率， “U降初”为用电区第一次降 压的变压器的初级线圈两端的电压。
