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1、目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、从发电站到用户的输电线路一、从发电站到用户的输电线路1.大型发电机发出十几千伏的电压,在发电站区域通过变压器升高到几十万伏,然后进行远距离输电,当电能被输送到用电区域后,再根据不同的用电需求,用变压器将电压降低,这就是远距离输电.2.实验表明:在输电导线的电阻不变的前提下,提高输电的电压,减小输电电流,可以达到减少输电过程中的功率损耗、更有效地输送电能的目的.目标导航预习导引一二我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束,低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠.农村电网改造前,某些村庄经常出现以下现象(离变压器较远的用户):(1)电灯不亮,达不到额定功率,换额
2、定功率越大的灯泡越是不亮;(2)日光灯不能启动;(3)洗衣机转动力度小等.尤其是过节时现象更明显,这是为什么呢?目标导航预习导引一二答案：因为电能在输送中存在电压损失和电能损失.低压输电线较细,电阻较大,导线的电压降较大,致使用户末端电压远低于额定电压(有时甚至不高于160 V).到了过节的时候,各家用电器增多,所有用电器都并联,总电阻会更小,线路电流更大,输电导线上分得的电压变多,致使用户电压降低,就会出现上述现象.经过低压改造后,换上了合格的输电导线,以上现象就不明显了.目标导航预习导引一二二、为什么要采用高压输电二、为什么要采用高压输电1.电功率损失:输电导线上有电阻,当电流通过时,由于
3、电流的热效应会引起电功率的损失.可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失.2.高压输电:减小电阻要增粗导线,增粗导线又带来两个不利:其一,耗费更多的金属材料;其二:会使导线太重,给架线带来很大困难.只有采用小电流输电才会避免上述问题,在保证输送功率不变的情况下,减小电流必须靠提升电压来实现.现在大功率输电采用直流输电好还是交流输电好?答案：直流输电,直流输电比交流输电损耗少.知识精要典题例解迁移应用一二一、输电线上的电压损失和功率损失一、输电线上的电压损失和功率损失1.输电线路中的几个概念(1)输电电压:是指加在输电线始端的电压,如图中的U.注意,输电电压是发电厂输出端电
4、压U,而不是用户端得到的电压U.(2)损失电压:是指输电线路始端电压U与末端电压U的差值,即损失在输电线路上的电压.由公式可知,输电电流I越大,则损失的电压U损越大. 知识精要典题例解迁移应用一二(3)输送功率:是指输电线始端输入的功率,如图中的P,P=IU.(4)损失功率:是指由于输电线发热而消耗的功率,即输送功率与用户实际得到功率的差值.由P损=I2R线知,I越大,P损越大.2.减小功率损失的方法根据公式P损=I2R可知,减小输电线路上功率损失的方法有两种:(1)减小电阻:据 判断,a.减小输电线的长度L:由于输电距离一定,所以在实际中不可能通过减小L来减小R.b.减小电阻率:目前,一般用
5、电阻率较小的铜或铝作为输电线材料.c.增大导线的横截面积S:这要多耗费金属材料,增大成本,同时给输电线的架设带来很大的困难.知识精要典题例解迁移应用一二一二知识精要典题例解迁移应用【例1】(多选)如图为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是() (导学号51130041)A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好一二知识精要典题例解迁移应用解析：根据输电原理,电路中的功率损耗P=I2R线,而R线=
6、 ,增大输电线的横截面积,输电线的电阻会减小,则能减小输电线上的功率损失,选项A对;由P=UI可知,P一定的情况下,输送电压U越大,I越小,P越小,选项B对;若输电电压一定,输送功率越大,则电流I越大,P越大,选项C错;输电电压并不一定越高越好,因为电压越高,对于安全和技术的要求越高,选项D对.答案：ABD一二知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是() (导学号51130042)A.由功率 ,应降低输电电压,增大导线电阻B.由P=IU,应降低输电电压,减小输电电流C.由P=I2R,应减小导线电阻或减小输电电流D.上述说法均不对答案
7、：C解析：因为输电线上的功率损耗P=I2R= R,其中P为输电功率,U为输电电压,I为输电电流,R为导线电阻,要减小远距离输电线上的功率损耗,需减小导线电阻或减小输电电流,C项对;或者提高输电电压以减小输电电流,A、B错.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用二、高压输电电路的分析与计算二、高压输电电路的分析与计算1.输送过程图2.电路的分析与计算分析远距离输电电路的有效方法:理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个(能量守恒)定律.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用(1)三个回路电源回路:由发电机和输电线路的升压变压器的原线圈1组成.这个回路又可称为发电机电路(或输入电路).在这个电路中,发电机
8、是电源,线圈1相当于用电器,导线的直流电阻可以忽略.通过线圈1中的电流I1等于发电机中的电流I机,线圈1两端的电压U1等于发电机的端电压U机,线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机,即I1=I机,U1=U机,P1=P机.输送回路:由输电线路的升压变压器的副线圈2和降压变压器的原线圈3组成.这个回路又可称为输送电路.在这个电路中,线圈2相当于电源,而线圈3相当于用电器,由于线圈2与线圈3相距较远,输电导线的电阻(设为R线)不可忽略,故R线也是该回路中的一个用电器.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用用户回路:由用户与降压变压器的副线圈4组成.这个回路可称为输出电路.在这个电路中,线圈4
9、相当于电源,由它向用户供电,考虑到变压器与用户相距较近,线路中导线的电阻可忽略不计.(2)两个联系一二知识精要思考探究典题例解迁移应用(3)一个定律发电机把机械能转化为电能,并通过导线将能量输送给线圈1,线圈1上的能量就是远程输电的总能量,在输送过程中,先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分,剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗,所以其能量关系为P1=P损+P用户.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图主要有:发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器.I2是否等于I3?U2是否等于U3?答案：因为线圈n2、n3与R构成串联电路,所以I2=I3.电流流过R时有电压损失,所
10、以有U2=I2R+U3,即U2U3.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】某校备用交流发电机的内阻为r=1 ,升压变压器匝数比为14,降压变压器的匝数比为41,输电线的总电阻为R=4 ,全校22个教室,每个教室用“220 V40 W”的灯12盏.要求在应急情况下,每个教室只开6盏灯,各灯都正常发光,则: (导学号51130043)(1)发电机的输出功率为多大?(2)发电机的电动势为多大?(3)输电线上损耗的电功率为多大?点拨：变压器都是理想变压器,所以原、副线圈电压、电流关系都满足 ,求解时应灵活应用.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：(1)5
11、 424 W(2)250 V(3)144 W 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是() (导学号51130044)一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：D 知识链接技巧点拨规律方法:电能的转化与输送综合分析计算某发电站通过燃烧煤来发电,每1 kg标准煤完全燃烧放出2.93107 J的热能,发电效率为80%.发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给用于生产和照明的用户,
12、发电机输出功率是100 kW,输出电压是250 V,升压变压器原、副线圈匝数比是125,输电线上功率损失为4%,用户需用电压为220 V.则:(1)输电线的电阻和降压变压器的匝数比是多少?(2)若有60 kW分配给生产用电,其余电能用来照明,那么可装25 W的电灯多少盏?(3)完全燃烧10 kg煤有多少热能转化为电能?知识链接点拨： 技巧点拨知识链接技巧点拨知识链接技巧点拨(3)燃烧10 kg煤可放出的热能为102.93107 J=2.93108 J转化为电能的部分为2.93108 J80%=2.34108 J答案：(1)15.6 30011(2)1 440盏(3)2.34108 J知识链接技巧点拨求解通过升、降压进行远距离送电的问题关键是分清各部分输入、输出的各个物理量及其相互关系.通常,可先画出传输的结构示意图,如本题,可作草图如图所示.
