【金版优课】高中物理人教版选修3-2练习课件：5.5 电能的输送

第五章 第5节一、选择题1．(多选)远距离输送交流电都采用高压输电，采用高压输电的优点是( ) A ．可节省输电线的材料 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解析 设输电功率为P ，输电电压为U ，输电线的电阻为R ，则输电线上损失的功率为P 损＝(P U )2R ，若P 、R 一定，则P 损∝1U 2，采用高压输电可以减少输电线上的电功率损失；若P 损、P 一定，则R ∝U 2，又R ＝ρL S ，ρ、L 一定时输电导线的横截面积S ∝1U 2，采用高压输电可使输电导线的横截面积大大减小，从而节省输电线的材料。

故选项A 、C 正确。

2．(多选)在远距离输电时，若输电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为L ，输电线上损失的电功率为P ′，用户得到的电功率为P 用，则下列关系式中正确的是( )A ．P ′＝U 2SρLB ．P ′＝P 2ρLU 2SC ．P 用＝P －U 2SρLD ．P 用＝P (1－PρLU 2S)答案 BD解析 输电线电阻R ＝ρL S ，输电电流I ＝PU输电线上损失的功率P ′＝I 2R ＝(P U )2ρL S ＝P 2ρLU 2S用户得到的电功率P 用＝P －P ′＝P (1－PρLU 2S )所以选项B 、D 正确。

3．(多选)某发电厂原来用11 kV 的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220 kV 输电，输送的电功率都是P 。

若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是( )A ．根据公式I ＝P U ，提高电压后输电线上的电流降为原来的120B ．根据公式I ＝UR，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍C ．根据公式P 损＝I 2R ＝P 2U 2R ，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的1400D ．根据公式P ＝U 2R ，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍答案 AC解析 输电线上电流为I ＝P U ，也可以用I ＝ΔUR 来表示，其中ΔU 为输电线上电阻R 两端的电压，而不是输送电压，故A 正确，B 错误；输电线上的功率损失为P 损＝I 2R ＝P 2U2R ，C 正确；如果用P 损＝U 2R，则U 应为R 上的分压ΔU ，故D 错误。

电导线电阻，才能减P 小 U输R2 电导线上的热损耗。
B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流
输电，才能减小输电导线上的热损耗。
C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻
或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。
D．以上说法均不正确。
课后作业2题 以下是一段关于输电线损失功率的推导：
10．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，如果升压变压器和降压变压器都可视为理 想变压器．
(1)画出上述输电全过程的原理图． (2)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 1∶25，求升压变压器的输 出电压和输电导线中的电流． (3)若输电导线中的电功率损失 4% ，求输电导线的总电 阻和降压变压器原线圈两端的电压． (4)计算降压变压器的输出功率．
【解析】 由 ΔP＝I2线R 线＝(UP输)2·R 线知，A 对，C 错；由 ΔP＝ΔU2/R 线知 B 项正确；由 ΔP＝I2线R 线知 D 项正确．
【答案】 C
课后作业4题
3．用电压 U 和 KU 分别输送相同电功率，且在输电线上
损失的功率相同，导线长度和材料也相同，此两种情况下导
线的横截面积之比为( )
降压变压器原线圈两端的电压 U3＝U2－I2R＝6 250 V－ 16×15.6 V≈6 000 V.
(4)降压变压器的输出功率 P4＝P1－4%P1＝96 kW. 【答案】 (1)图略 (2)6 250 V 16 A
(3)15.6 Ω 6 000 V (4)96 kW
将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一 部分功率。设输电电压为U，则功率损失为
P损=UI 而 U=Ir

即 I 线＝n1n23nR24负n＋2Un1 24R线，则当升压变压器的输入电压 U1 和输电线上的电阻 R 线一定时，输电 线的电流 I 线与升压变压器的原、副线圈的匝数比nn12、降压变压器的原、副线圈的匝数比nn34和 负载电阻 R 负都有关系，故 C 项错误；根据焦耳定律可得，输电线上损失的功率 P 损＝I2线R 线， 又 I 线＝n1n23nR24负n＋2Un1 24R线，即 P 损＝n21nnR32R442线n负22＋U21Rn线24 2则当用户用电器的总电阻增大时，输电线上 损失的功率将减小，故 D 项正确。
7．某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压为250 V，现准备向远处输 电。所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的 5%。用户获得220 V电压，求应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器？
解析 依题意作出如下输电示意图，升压变压器原线圈的电流为 I1＝UP1＝1002×50103 A ＝400 A。当输电线上损失的电功率为输送电功率的 5%时，输电线中的电流为 I2，则 I22R 线
(1)升压变压器的输出电压； (2)输电线路上的电压损失。
解析 设每根输电线的电阻为 r，则 r＝ρLS＝2.4×10－8×18.50××1100－34 Ω＝12.8 Ω， 理想变压器，高压输出端功率 P 输＝P0，P0 为发电机功率。
(1)设升压变压器的输出电压为 U 输，输电线上电流为 I，由线路损失可得 2·I2r＝P 损
解析 依题输电原理，电路中的功率损耗 ΔP＝I2R 线，而 R 线＝ρLS，减小输电线的横截 面积，输电线的电阻会增大，则会增大输电线上的功率损失，A 错；由 P＝UI 可知，P 一定 的情况下，输送电压 U 增大，I 减小，ΔP 越小，B 对；若输送电压一定，输送功率越大， 则电流 I 越大，ΔP 越大，C 错；输送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，D 错。

• 3、各回路间通过变压器的规律相联系
由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产
生热量Q，损失一部分电能，同时输电线上有电压降，
故又损失一部分电压.
P损 I 2r
功率损失：
P损 I 2r
减小功率 损失方法
减小R线
r l
S
1.减小输电距离L 不行
2.减小电阻率ρ 铝铜导线 3.增大导线的横截面面积S
不理想
减小电流I P＝UI 提高输电电压U
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电
我国常用的远距离输电采用的电压有： 110 kV、220 kV、330 kV、500 kV高压输电。目前世界 上正在试验1150kV的超高压输电。
是不是输电电压越高越好？
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，会增加绝缘难度，提高架 线费用，还容易引起输电线路向大气放电，增加能量损失。实际输送电能 时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等， 要依照不同情况选择合适的输电电压。
（5）工作原理：互感现象
电能---磁场能---电能的转换
变压器的工作原理
1. 变压器的工作原理: 是利用电磁感应原理工作的.因 此变压器只能改变交流电压，而不能改变恒定电压. 注意：变压器的原线圈如果接的是干电池、蓄电池或 匀速切割的导体棒时，副线圈两端的电压为零。 2．几个关系式
• 电压关系： U1 n1 U2 n2
I2
n2
R
发电厂 能源丰富，有利开发
远距离
用户（负载） 能源缺乏，用电量大
一、电能的输送
• 1、优点：电能便于远距离输送 • 2、输送电能的基本要求：
可靠: 少有故障 保质：电压、频率稳定 经济：输电成本低