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5.5电能的输送1．远距离输电线路如图所示。
在输送的电功率一定的情况下，采用高压1U 输电时，线路损耗的电功率为1P ；采用高压2U 输电时，线路损耗的电功率为2P 。
若124P P =，下列关系式正确的是（ ）A ．122U U =B ．122U U =C ．124U U =D ．124U U =2．某水电站发电机的输出功率恒定，用升压变压器将电压升至U 后向远处输电，输电电流为I ，在用户端用降压变压器将电压降至所需电压、为减小输电线的热功率，下列措施可行的是（ ） A ．增大输电电流I B ．增大输电电压UC ．减少输电时间D ．减小输电导线的横截面积3．如图所示，为了减少输电线路中的电能损耗，电厂发出的交流电经变电站升为(V)U t π=的高压后再远距离输电，经过匝数比为100:1的理想变压器将电压降压后供用户使用，若输电线的电阻为20Ω，下列说法正确的是（ ）A ．若将输电电压提高一倍，则线路上损失的电功率也减少一半B ．若将输电线的电阻减为一半，则线路上损失的电功率也减少为原来的14C ．降压变压器输出电压的频率为100HzD ．用户得到的电压小于220V4．远距离输电线路的示意图如图甲所示，发电机输出电压随时间的变化关系如图乙所示。
下列说法正确的是（ ）A ．发电机输出电压的有效值是VB ．用户得到的交流电频率是100HzC ．发电机的输出功率取决于升压变压器的原副线圈匝数比D ．保持发电机输出功率不变，增加升压变压器副线圈匝数，用户得到的功率增大5．采用110 kV 高压向远方的城市输电，当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为（ ） A ．27.5kVB ．55kVC ．220kVD ．440kV7．图示为某发电厂向偏远山区输送电能的示意图，发电厂通过升压变压器1T 和降压变压器2T 向纯电阻用电器0R （未知）供电。
已知输电线的总电阻为R ，1T 原、副线圈匝数比为1∶10，2T 原、副线圈匝数比为10∶1，1T 原线圈两端的瞬时电压sin u U t ω=，测得发电厂回路中电流有效值为I 。
![物理选修3-2人教版 5.5电能的输送 (共32张PPT)[优秀课件资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/235a65f68e9951e79b8927ac.png)
§5.5电能的输送班级: 姓名:【自主学习】一、输送电能的基本要求1.可靠：保证供电线路可靠的工作，少有故障。
2.保质:保证电能的质量——___________和__________稳定。
3.经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
二、降低输电损耗的两个途径（参照课本45页）问题一：怎样计算输电线路损失的功率？问题二：在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？问题三：通过对问题二的计算，你认为哪种途径对于降低输电线路中的损耗更为有效？问题四：怎样计算用户消耗的功率P ？问题五：在保证用户的电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？【合作探究】1．电压关系（1）输电线路上的电压损失：输电线始端电压2U 和末端电压3U 的差值是输电线路的电压损失U 损，即U 损= 。
(2)升压变压器原副线圈电压关系：1U :2U =(3)降压变压器原副线圈电压关系:2.电流关系(1)升压变压器原副线圈中电流关系：1I :2I =(3)降压变压器原副线圈中电流关系:3.功率关系4.如果远距离输电的电功率P 2不变，输电电压为U 2，导线电阻为r ，则导线上损失的功率P 损= r I 2 因此若输电电压提高n 倍，则P 损变为原来的 题型一：输电线路上的电压和电功率损失例1：远距离输电，输电功率一定，当输电电压为0U 时，输电线上的电流为0I ，损失的电功率为0P .则当输电电压提高为20U 时（ ）A. 由I=U/R 得，输电线上的电流变为20IB.由I=P/U 得，输电线上的电流变为0I /2C ．由P=2U /R 得，输电线上损失的电功率为40P D.由P=IU 得，输电线上损失的电功率为20P 题型二：远距离输电的电路分析例2：某校备用交流发电机的内阻为r ＝1 Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R ＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V 40 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：(1)发电机的输出功率多大？（画出远距离输电示意图）(2)发电机的电动势多大？(3)输电线上损耗的电功率多大？【方法技巧点拨】电路被划分为三个独立的回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律和串、并联电路规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。
【学后自测】1．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n 倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)( )．A ．功率损失是原来的1/nB ．功率损失是原来的1/2nC ．电压损失是原来的1/nD ．电压损失是原来的n 倍2.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时( )．A ．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B ．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C ．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D ．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压3.某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( )A．输电线上输送的电流大小为2.0×105AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻4. 水电站向小山村输电，输送的电功率为50 kW，若以1100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3300 V送电，则线路损失可降为( )A．3.3 kW B．1.1 kW C．30 kW D．11 kW5.中国已投产运行的1000 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1000 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.P4B.P2C．2P D．4P6．一台发电机最大输出功率为4000 kW，电压为4000 V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1 kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V 60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 AB．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 VC．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D．有6×104盏灯泡(220 V,60 W)正常发光7．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 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，降压变压器原副线圈匝数分别为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( )．A.n2n1＞n3n4B.n2n1＜n3n4C．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8.一台小型发电机的最大输出功率为P1=100 kW，输出电压恒为U1=500 V，现用电阻率为ρ=1.8×10－8Ω·m，横截面积为s=10－5 m2的输电线向距离为L=4×103 m远处的用电单位输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？9.某小型水电站，水以 3 m/s 的速度流入水轮机，而以 1 m/s 的速度流出．流出水位比流入m/s.如果水流能量的 75% 供给发电机，求：水位低 1.6 m ，水流量为 23(1) 若发电机效率为 80%，则发电机的输出功率为多大？(2)发电机的输出电压为 240 V，输电线路的电阻为 19.2 Ω，许可损耗功率为 2%，用户所需电压为 220 V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少？10.发电机的端电压为220 V，输出功率44 k W，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率．【学后反思】答案例1．B例2[思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面： (1)升压变压器的输出电压与降压变压器的输入电压的关系。
(2)发电机的输出功率与用户得到的功率的关系。
[解析] (1)输电线路如图所示。
应急情况下全校总功率为P ＝40×6×22 W＝5 280 W ，总电流为I 4＝P 4U 4＝5 280 W 220 V ＝24 A 。
对降压变压器I 3I 4＝n 4n 3，得输电线上的电流 I R ＝I 2＝I 3＝I 4n 4n 3＝24×14A ＝6 A 。
由U 3U 4＝n 3n 4，得原线圈电压U 3＝U 4n 3n 4＝220×41V ＝880 V ， 输电线上的电压损失为U R ＝I R R ＝6×4 V＝24 V ，因此升压变压器的输出电压为U 2＝U R ＋U 3＝(24＋880) V ＝904 V 。
对升压变压器U 1U 2＝n 1n 2，输入电压为 U 1＝U 2n 1n 2＝904×14V ＝226 V ， 由I 1I 2＝n 2n 1得，输入电流为I 1＝I 2n 2n 1＝6×41A ＝24 A ， 所以发电机输出功率为P 出＝U 1I 1＝226×24 W ＝5 424 W 。
(2)由闭合电路欧姆定律，发电机的电动势E ＝U 1＋I 1r ＝(226＋24×1) V ＝250 V 。
(3)输电线上损耗的电功率PR ＝IR ＝62×4 W ＝144 W 。
【学后自测】1.BC2.C3.B4.B5.A6.ABD7.AD8、解析 (1)导线电阻R 线＝ρ2l S得R ＝14.4 Ω 升压变压器原线圈电流I 1满足：P ＝U 1I 1得I 1＝200 A升压变压器副线圈电流I 2＝I 线，又I 2线·R 线＝4%P 得I 2＝503A ， 由I 1I 2＝n 2n 1，得n 1n 2＝112(2)降压变压器的输入电压U 3满足：P －4%P ＝U 3·I 线得U 3＝5 760 V因为输出电压U 4＝220 V ，由U 3U 4＝n 3n 4，得n 3n 4＝28811. 答案 (1)1∶12 (2)288∶119. 解：(1)每秒钟流过发电机的水的质量为m ＝ρV ＝2×103 kg每秒钟水流机械能的损失为(2)发电机经变压器到用户的供电线路如图 5－5－2 所示．图中T 1 为升压变压器，T 2 为降压变压器．ΔE ＝12m (v 21－v 22)＋mgh ＝4×104 J发电机的输出功率P 出＝75%×80%·ΔE ＝24000 W.10.（1）（2）P 损＝I 22R 线＝202×0.2 W＝80 W.U 损＝ΔU＝IR 线＝20×0.2 V＝4 V ．所以降压变压器初级上的输入电压和电流为U 3＝U 2－U 损＝2 200 V －4 V ＝2 196 V ，I 3＝I 2＝20 A.降压变压器次级的输出电压和电流为U 4＝n 4n 3U 3＝110×2 196 V＝219.6 V ， I 4＝n 3n 4I 3＝10×20 A＝200 A. 用户得到的功率为P 4＝U 4·I 4＝219.6×200 W＝4.392×104W. (3)若直接用220 V 低压供电，电路如图所示，则输电电流I ＝P U 1＝44×103220A ＝220 A. 输电线路上的电压损失ΔU ＝IR 线＝200×0.2 V＝40 V.输电线上损失功率为P 线＝I 2线R 线，而P 线＝P 出·2%，所以 I 线＝P 出·2%R 线＝5 A ， 因为I 2＝I 线＝5 A ，I 1＝P 出U 1＝100 A 所以升压变压器T 1 原、副线圈的匝数比为n 1n 2＝I 2I 1＝120 又因为I 3＝I 线＝5 A I 4＝4(12%)P U 出＝117611 A?107 A 所以降压变压器T 2的原、副线圈的匝数比为 n 3n 4＝I 4I 3＝1075.所以用户得到的电压U2＝U1－ΔU＝220 V－40 V＝180 V，用户得到的功率为P＝U2I＝180×200 W＝3.6×104 W.。
