201x年秋高中物理 5.5 電能的輸送 新人教版選修

1、了解電能的輸送過程，了解電能的輸送過程，知道交變電流便于遠(yuǎn)距知道交變電流便于遠(yuǎn)距離輸送離輸送知道輸電線上的功率損知道輸電線上的功率損失和減少功率損失的方失和減少功率損失的方法法理解為什么遠(yuǎn)距離送電理解為什么遠(yuǎn)距離送電要用高壓要用高壓在城郊和農(nóng)村，常?？吹礁邏狠旊娋€在城郊和農(nóng)村，常?？吹礁邏狠旊娋€(如圖所示如圖所示)，有，有的電壓高達(dá)的電壓高達(dá)100000V以上，為什么要用高電壓輸電呢？以上，為什么要用高電壓輸電呢？1輸送電能的基本要求是輸送電能的基本要求是_、_、_.2 降 低 輸 電 損 耗 的 兩 個 途 徑 ； 一 是 降 低 輸 電 損 耗 的 兩 個 途 徑 ； 一 是_ _ _ _

2、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、 二 是、 二 是_3如圖所示是遠(yuǎn)距離輸電的基本過程示意圖，請?zhí)钊鐖D所示是遠(yuǎn)距離輸電的基本過程示意圖，請?zhí)钌细鞑糠值拿Q上各部分的名稱_；_；_；_；_；_.答案：答案：1.可靠；保質(zhì)；經(jīng)濟(jì)可靠；保質(zhì)；經(jīng)濟(jì)2減小輸電線路的電阻；減小輸電導(dǎo)線中的電流減小輸電線路的電阻；減小輸電導(dǎo)線中的電流3發(fā)電站發(fā)電站升壓變壓器升壓變壓器遠(yuǎn)距離輸電線路遠(yuǎn)距離輸電線路一次高壓變電所一次高壓變電所二次高壓變電所二次高壓變電所工廠工廠(1)可靠：保證供電線路正常工作可靠：保證供電線路正常工作(2)保質(zhì)：保證供電質(zhì)量保質(zhì)：保證供

3、電質(zhì)量電壓和頻率要穩(wěn)定電壓和頻率要穩(wěn)定(3)經(jīng)濟(jì)：線路建設(shè)和運(yùn)行的費(fèi)用低經(jīng)濟(jì)：線路建設(shè)和運(yùn)行的費(fèi)用低能耗少、電價能耗少、電價低低.(1)輸電線路的構(gòu)成輸電線路的構(gòu)成主要有：發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電導(dǎo)線、降壓變壓主要有：發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電導(dǎo)線、降壓變壓器，用電器，如圖所示器，用電器，如圖所示由于發(fā)電機(jī)本身的輸出電壓不可能很高，所以采用高由于發(fā)電機(jī)本身的輸出電壓不可能很高，所以采用高壓輸電時，在發(fā)電站內(nèi)需用升壓變壓器升壓后再由輸電線壓輸電時，在發(fā)電站內(nèi)需用升壓變壓器升壓后再由輸電線輸出，到用電區(qū)再用降壓變壓器降到所需的電壓輸出，到用電區(qū)再用降壓變壓器降到所需的電壓(2)輸電線路上的電壓損失輸

4、電線路上的電壓損失輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過輸電導(dǎo)線時，會在線路上輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過輸電導(dǎo)線時，會在線路上產(chǎn)生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓產(chǎn)生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓U3比起始端電壓比起始端電壓要低，這就是輸電線路上的電壓損失要低，這就是輸電線路上的電壓損失UU2U3.對交變對交變電流來說，造成電壓損失的原因既有電阻，又有電抗，其電流來說，造成電壓損失的原因既有電阻，又有電抗，其中因電阻損失的電壓為中因電阻損失的電壓為UIR.“提高電壓，降低電流提高電壓，降低電流”與歐姆定律矛盾嗎？與歐姆定律矛盾嗎？答案：答案：不矛盾歐姆定律是對純電阻耗能元件而成立不矛盾歐姆定律是對純電阻耗能

5、元件而成立的定律，而的定律，而“提高電壓，降低電流提高電壓，降低電流”是從輸送角度，由是從輸送角度，由PIU，且，且P一定的條件下得出的結(jié)論，兩者沒有聯(lián)系一定的條件下得出的結(jié)論，兩者沒有聯(lián)系.(1)功率損失的原因功率損失的原因輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過電阻時，電能必有一部分輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過電阻時，電能必有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損失掉轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損失掉(2)功率損失的大小功率損失的大小設(shè)輸電導(dǎo)線的總電阻為設(shè)輸電導(dǎo)線的總電阻為R，輸電電流為，輸電電流為I，則損失功率，則損失功率為為PI2R.(3)減少損耗的方法減少損耗的方法據(jù)據(jù)P損損I2R可知，減小輸電線路上功率損失的方法主可知，減小輸電線路上

6、功率損失的方法主要有兩種：要有兩種：減小輸電線的電阻減小輸電線的電阻R，據(jù)，據(jù)Ra減小輸電線長度減小輸電線長度L：由于輸電距離一定，所以在實(shí)：由于輸電距離一定，所以在實(shí)際中不可能用減小際中不可能用減小L來減小來減小R.b減小電阻率減小電阻率：目前一般用電阻率較小的銅或鋁作：目前一般用電阻率較小的銅或鋁作導(dǎo)線材料導(dǎo)線材料c增大導(dǎo)線的橫截面積增大導(dǎo)線的橫截面積S：這要多耗費(fèi)金屬材料，增：這要多耗費(fèi)金屬材料，增加成本，同時給輸電線的架設(shè)帶來很大的困難加成本，同時給輸電線的架設(shè)帶來很大的困難特別提醒：特別提醒：發(fā)電站的輸送功率取決于用戶消耗的功率，不是由發(fā)發(fā)電站的輸送功率取決于用戶消耗的功率，不是由發(fā)

7、電站輸出的功率決定用戶和線路消耗的功率電站輸出的功率決定用戶和線路消耗的功率.答案：答案：A解析：解析：用用P 求電阻上損失的功率時，求電阻上損失的功率時，U要與電阻要與電阻R相對應(yīng)，選項(xiàng)相對應(yīng)，選項(xiàng)A中的中的U1是輸出電壓不是輸電線電阻上的電是輸出電壓不是輸電線電阻上的電壓，故壓，故A是錯誤的是錯誤的B中的中的U1U2是輸電線上電阻上的電壓，是輸電線上電阻上的電壓，因此，因此，B是正確的，是正確的，C、D中的電流中的電流I是輸電線中的電流，故是輸電線中的電流，故C、D都是正確的都是正確的.遠(yuǎn)距離輸電的基本結(jié)構(gòu)示意圖如下：遠(yuǎn)距離輸電的基本結(jié)構(gòu)示意圖如下：“西電東送西電東送”工程中為了減少輸電損

8、耗，必須提高輸工程中為了減少輸電損耗，必須提高輸電電壓從西部某電站向華東某地區(qū)輸送的電功率為電電壓從西部某電站向華東某地區(qū)輸送的電功率為106kW，輸電電壓為，輸電電壓為1000kV，輸電線電阻為，輸電線電阻為100.若改用若改用超導(dǎo)材料作為輸電線，則可減少輸電損耗的功率為超導(dǎo)材料作為輸電線，則可減少輸電損耗的功率為()A105kWB104kWC106kWD103kW答案：答案：A 在電能輸送過程中，輸送電功率一定，則在輸電線上在電能輸送過程中，輸送電功率一定，則在輸電線上的功率損失的功率損失()A隨輸電線電阻的增大而增大隨輸電線電阻的增大而增大B與輸送電壓的平方成正比與輸送電壓的平方成正比C

9、與輸電線上電壓損失的平方成正比與輸電線上電壓損失的平方成正比D與輸電電流的平方成正比與輸電電流的平方成正比答案：答案：ACD某發(fā)電站的輸出功率為某發(fā)電站的輸出功率為104kW，輸出電壓為，輸出電壓為4kV，通，通過理想變壓器升壓后向過理想變壓器升壓后向80km遠(yuǎn)處供電已知輸電導(dǎo)線的電遠(yuǎn)處供電已知輸電導(dǎo)線的電阻率為阻率為108104m2，輸電線路損失的功率為輸出功，輸電線路損失的功率為輸出功率的率的4%，求：，求：(1)升壓變壓器的輸出電壓；升壓變壓器的輸出電壓；(2)輸電線路上的電壓損失輸電線路上的電壓損失解析：解析：(1)輸電線的電阻為：輸電線的電阻為：P損損P14%P損損IRP2P1P2I

10、2U2由由得升壓變壓器的輸出電壓：得升壓變壓器的輸出電壓：U280000V(2)輸電線路上的電壓損失輸電線路上的電壓損失U損損I2R3200V答案：答案：(1)80000V(2)3200V某用電器離供電電源距離為某用電器離供電電源距離為L，線路上的電流為，線路上的電流為I，若，若要求線路上的電壓降不超過要求線路上的電壓降不超過U，已知輸電導(dǎo)線的電阻率為，已知輸電導(dǎo)線的電阻率為，那么，該輸電導(dǎo)線的橫截面積最小值是那么，該輸電導(dǎo)線的橫截面積最小值是()答案：答案：B有一臺內(nèi)阻為有一臺內(nèi)阻為1的發(fā)電機(jī)，供給一個學(xué)校照明用電，的發(fā)電機(jī)，供給一個學(xué)校照明用電，如圖，升壓變壓器匝數(shù)比為如圖，升壓變壓器匝數(shù)

11、比為1 4，降壓變壓器匝數(shù)比，降壓變壓器匝數(shù)比4 1，輸電線總電阻輸電線總電阻R4.全校共全校共22個班，每班有個班，每班有“220V,40W”燈燈6盞，若保證全部電燈正常發(fā)光，則：盞，若保證全部電燈正常發(fā)光，則：(1)發(fā)電機(jī)輸出功率多大？發(fā)電機(jī)輸出功率多大？(2)發(fā)電機(jī)電動勢多大？發(fā)電機(jī)電動勢多大？(3)輸電的效率是多少？輸電的效率是多少？(4)若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)輸出功率是否若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)輸出功率是否減半？減半？解析：解析：發(fā)電機(jī)的電動勢發(fā)電機(jī)的電動勢E，一部分降在電源內(nèi)阻上，一部分降在電源內(nèi)阻上，即即I1r，另一部分為發(fā)電機(jī)的路端電壓，另一部分為發(fā)電機(jī)的路端

12、電壓U1，升壓變壓器副線，升壓變壓器副線圈電壓圈電壓U2的另一部分降在輸電線上，即的另一部分降在輸電線上，即I2R，其余的就是降，其余的就是降壓變壓器原線圈壓變壓器原線圈U2；而；而U3應(yīng)為燈的額定電壓應(yīng)為燈的額定電壓U額額，具體計，具體計算由用戶向前遞推即可算由用戶向前遞推即可答案：答案：(1)5424W(2)250V(3)97%(4)不是，減小不是，減小到原來的到原來的(2010北師大附中高二期中北師大附中高二期中)如圖所示，一小型發(fā)電機(jī)如圖所示，一小型發(fā)電機(jī)通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，已知發(fā)電機(jī)的通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，已知發(fā)電機(jī)的輸出功率輸出功率P150kW，輸

13、出電壓，輸出電壓U1500V，升壓變壓器原、，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為副線圈匝數(shù)比為n1 n21 5，兩個變壓器間的輸電導(dǎo)線，兩個變壓器間的輸電導(dǎo)線的總電阻的總電阻R15，降壓變壓器的輸出電壓，降壓變壓器的輸出電壓U4220V，變，變壓器本身的損耗忽略不計，求：壓器本身的損耗忽略不計，求：(1)升壓變壓器副線圈兩端的電壓升壓變壓器副線圈兩端的電壓U2；(2)輸電線上損耗的電功率輸電線上損耗的電功率P損損；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n3 n4.答案：答案：(1)2500V(2)6000W(3)10 1我國農(nóng)村電網(wǎng)低壓改造已基本結(jié)束，由于低壓改造我我國農(nóng)村電

14、網(wǎng)低壓改造已基本結(jié)束，由于低壓改造我國廣大農(nóng)民獲得了實(shí)惠農(nóng)村電網(wǎng)改造之前，某些村莊經(jīng)國廣大農(nóng)民獲得了實(shí)惠農(nóng)村電網(wǎng)改造之前，某些村莊經(jīng)常會出現(xiàn)以下現(xiàn)象常會出現(xiàn)以下現(xiàn)象(離變壓器較遠(yuǎn)的用戶離變壓器較遠(yuǎn)的用戶)電燈不亮電燈不亮(達(dá)不達(dá)不到額定功率到額定功率)；日光燈不能啟動；日光燈不能啟動；洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速低等，尤洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速低等，尤其過節(jié)時現(xiàn)象更明顯，為什么？其過節(jié)時現(xiàn)象更明顯，為什么？解析：解析：低壓輸電線較細(xì)，電阻較大，另外當(dāng)輸電功率低壓輸電線較細(xì)，電阻較大，另外當(dāng)輸電功率一定時，由于電壓低，故輸電電流一定時，由于電壓低，故輸電電流IP/U較大因此輸電較大因此輸電線上的電壓損失線上的電壓損失UIR線線

15、較大，致使末端用戶得到的電壓較大，致使末端用戶得到的電壓遠(yuǎn)低于額定電壓遠(yuǎn)低于額定電壓(有時才有時才160V)，到了過節(jié)的時候，各家用，到了過節(jié)的時候，各家用電器增多，線路電流又會增大，導(dǎo)線上分壓更多，用戶電電器增多，線路電流又會增大，導(dǎo)線上分壓更多，用戶電壓更低，這些現(xiàn)象更加明顯經(jīng)過低壓改造后，以上現(xiàn)象壓更低，這些現(xiàn)象更加明顯經(jīng)過低壓改造后，以上現(xiàn)象不明顯了不明顯了點(diǎn)評：本題創(chuàng)新之處在于理論聯(lián)系實(shí)際，將剛剛學(xué)過點(diǎn)評：本題創(chuàng)新之處在于理論聯(lián)系實(shí)際，將剛剛學(xué)過的輸電的理論知識應(yīng)用到實(shí)際生活中去，解決實(shí)際問的輸電的理論知識應(yīng)用到實(shí)際生活中去，解決實(shí)際問題解決本題必須分析用戶端電壓不足的原因，從輸電線

16、題解決本題必須分析用戶端電壓不足的原因，從輸電線上損失的電壓、功率，用戶實(shí)際得到的電壓、功率展開分上損失的電壓、功率，用戶實(shí)際得到的電壓、功率展開分析，即可解決問題析，即可解決問題讀下面材料：讀下面材料：二灘水電站于二灘水電站于1998年向西南電網(wǎng)送電，設(shè)計裝機(jī)容量年向西南電網(wǎng)送電，設(shè)計裝機(jī)容量為為330萬千瓦，年發(fā)電量為萬千瓦，年發(fā)電量為170億度，大壩高億度，大壩高240m，是當(dāng)時，是當(dāng)時亞洲裝機(jī)容量、庫容最大的水利樞紐工程，請回答下列問亞洲裝機(jī)容量、庫容最大的水利樞紐工程，請回答下列問題：題：河流名稱河流名稱長度長度(km)流域面積流域面積(m2)流量流量(m3/s)雅壟江雅壟江15001299300001800湘江湘江817757400002300(1)根據(jù)以上材料和已有知識，二灘水電站建在上表的根據(jù)以上材料和已有知識，二灘水電站建在上表的_上，兩江相比，該江水能量較豐富的原因是上，兩江相比，該江水能量較豐富的原因是_，電站和用電市場之間關(guān)系方面，電站和用電市場之間關(guān)系方面的不利條件是的不利條件是_(2)設(shè)想將二灘的電能送到成都市邊區(qū)，如果使用相同