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1、,第五章 交变电流,5 电能的输送,学习目标 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关. 2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理. 3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电 路的规律解决实际问题.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？,一、降低输电损耗的两个途径,如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r).那么：,图1,不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.,答案,(2)输电线上功率损失的
2、原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？,由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因. 功率损失表达式：PI2r r，所以降低功率损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r； 减小输电电流I，即提高输送电压U.,答案,减小输电线损耗的方法： (1)电压损失：输电线始端电压U与末端电压U的差值U _IR. (2)功率损失：电流的热效应引起功率损失P _. (3)减少电压、功率损失的方法： 减小电阻：由R 可知，距离l一定时，使用电阻率_的材料，_导体横截面积可减小电阻. 提高输送电压：由PUI可知，当输送功率一定时， _
3、电压可以减小电流，即采用高压输电.,UU,I2R,小,增大,升高,判断下列说法的正误. (1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比.( ) (2)由P 可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小.( ) (3)由PI2r可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失.( ) (4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的.( ),某发电站向远处送电的示意图如图2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.,二、远距离输电电路中的各种关系,图2,第一个回路：P1U1I1 第二个回路：U2UU3，P2PP3I RP3 第三个回路：
4、P4U4I4,(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).,答案,(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,远距离输电过程的几个基本关系： (1)功率关系：P1 ，P2 ，P3 ，P线I2UI R. (2)电压关系： ， ，U2 . (3)电流关系：n1I1 ，n3I3n4I4，I2 .,P2,P线P3,P4,U3U,n2I2,判断下列说法的正误. (1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.( ) (2)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1n，
5、降压变压器匝数比为n1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.( ) (3)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率比电厂发出的交流电的频率小得越多.( ) (4)远距离输电时，输送电压越高越好.( ),2,题型探究,一、输电线上功率损失的计算,输电线路上的功率损失，主要是输电线电阻发热造成的损失.常用计算公式： (1)PI2R其中I为输电线路上的电流. (2)PUI或P ，其中U为输电线上的电压损失.,例1 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦. (1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？,答案,解析,2 500 A,(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则
6、输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？,答案,解析,1.25108 W,输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W 损失功率与输出功率之比为,(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？,答案,解析,1 000 A 2107 W,输电线上损失的功率PI22r1 0002210 W2107 W,解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律. 1.画图、理清三个回路(如图3所示),二、高压输电线路的分析与计算,图3,2.抓住两个联系 (1)理想升压变压器联系回路1
7、和回路2 即 ，I1n1I2n2，P1P2. (2)理想降压变压器联系回路2和回路3 即 ，I3n3I4n4，P3P4 3.掌握一个定律 根据能量守恒定律得P2PP3.,例2 如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为125，,图4,(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；,答案,解析,6 250 V 16 A,(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.,答案,解析,15.
8、625 6 000 V,因为UU2U3I2R线 所以U3U2I2R线6 000 V.,达标检测,3,1.夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是 A.若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍 B.若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍 C.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供 电时的4倍 D.若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率 为正常供电时的4倍,答案,解析,1,2,3,4,高压输
9、电时PUI，I是输送电路上的电流.用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确； 输电线上的热耗功率PI2R线，则热耗功率变为正常时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误； 由PI2R线，知热耗功率不变，D错误.,1,2,3,4,A.U1U2U4U3 B.用户的电压U4增加 C.输电线上的损失功率增大 D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率,2.(多选)如图5为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1n2n4n3.当用户用电器的总电阻减少时,答案,图5,解析,1,2,3,4,知U1U2U4U3，故A正确.,
10、用户用电器总电阻减小，则电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P损I2R知，输电线上损耗的功率增大，根据UIR知，输电线上的电压损失变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，降压变压器的输入电压变小，用户的电压U4减小，故C正确，B错误. 用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差，故D错误.,1,2,3,4,A.升压变压器的输出电压增大 B.降压变压器的输出电压增大 C.输电线上损耗的功率增大 D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大,3.(多选)在如图6所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发
11、电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有,图6,解析,答案,1,2,3,4,发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A错误； 随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(UIR)增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误； 随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(PI2R)增大，选项C正确； 输电线上损耗的功率PI2R 2R，输电线上损耗的功率占总功率的比例 P输，选项D正确.,1,2,3,4,A.用户端的电压为 B.输电线上的电压降为U C.理想变压器的输入功率为I r D.输电线路上损失的电功率为I1U,4.如图7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,图7,解析,答案,1,2,3,4,根据理想变压器的工作原理，得I1U1I2U2，所以用户端的电压U2 ，选项A正确； 输电线上的电压降UI1rUU1，选项B错误； 变压器的输入功率P1I1UI rI1U1，选项C错误； 输电线路上损失的电功率PI rI1(UU1)，选项D错误.,1,2,3,4,
