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3.4电能的输送
人教版（2019）物理选择性必修第二册 第三章
可靠
指保证供电线路可靠地工作，故障少。
保质
保证电能的质量——电压和频率稳定。
经济
输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
一、电能的输送
输送电能的基本要求
1、为什么输电线上有电能损失？
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.
（1)减少导线电阻
二、降低输电损耗的两个途径
2、如何减少电能损失？
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?
①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。
②减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电距离.
③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。
提高输电电压，是减少电能损失的行之有效的办法
（2）减小输电线中的电流

交流高压输电的基本环节
发电站
升压变压器
高压输电线
降压变压器
用户
三、 电网供电
远距离输电示意图
三、电网供电
在发电站内用升压变压器升压到几百千伏,然后进行远距离输电。到达数百千米甚至数千千米之外的用电区之后,先后经“一次高压变电站”“二次变电站”降到10 kV左右,然后,一部分电能送往用电量大的工业用户,另一部分经低压变电站的降压变压器降压后供给其他用户。
1.远距离输电基本原理:远距离输电的示意图,如图所示。
四、电网供电
远距离输电
电能输送的基本模型
升压变压器
降压变压器
输送电路的计算步骤
(1)画出供电示意图
(2)以变压器铁心为界，分出各个回路，各回路可独立运用欧姆定律分析。
(3)各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系，总功率不变等联系。
U1
U2
U3

U4
发电机
升压变压器
高压输电线路
降压变压器
用电器
五、交流高压输电基本环节示意图
1．远距离输电的电路图
功率关系：
P1=P2，P3=P4，P2=P损失+P3
升压变压器
降压变压器
发电站
五、交流高压输电基本环节示意图
△U
在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流关系如何？
电压关系：
电流关系：
升压变压器
降压变压器
U1
U4
U2
U3
R用
I2
线

r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
~
△U
五、交流高压输电基本环节示意图
采用电网供电的优点：
可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。
当堂检测
1.远距离输电中，当输送的电功率为P，输电电压为U时，输电线上损失的电功率为ΔP，若输送的电功率增加为4P，而输电线中损失的电功率减为 （输电线电阻不变），则输电电压应增为（　　）
A.32U B.16U C.8U D.4U
C
2. 发电厂输出的交流电压为U=22 kV，输送功率为P=2.2×106 W，现在用户处安装一降压变压器，用户的电压为220 V，发电厂到变压器间的输电线总电阻为r=22 Ω，求：
（1）输电导线上损失的电功率?P；
（2）输电导线上损失的电压?U；
（3）降压变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2。 ?
3.(多选)发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线总电阻为R线,通过输电线的电流为I,学校输入电压为U2,下列计算输电线功率损耗的式子中,正确的是(　　)
BCD
4.三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?
(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧,则输电线上损失的功率为多少?它占输出功率的几分之几?
(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?
5.某小型水力发电站的发电输出功率为5×104 W,发电机的输出电压为250 V,输电线总电阻R线=5 Ω。为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4%,必须采用远距离高压输电的方法,在发电机处安装升压变压器,而在用户处安装降压变压器。设用户所需电压为220 V,不计变压器的能量损失。求:
(1)输电线上的电流。
(2)升、降压变压器原、副线圈的匝数比。
(3)可供多少盏“220 V　40 W”的白炽灯正常工作?
6.如图所示，某发电机输出功率是100 kW，输出电压是250 V，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220 V，求升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是(　　)
A．16∶1　190∶11
B．1∶16　11∶190
C．1∶16　190∶11
D．16∶1　11∶190
C
7.发电机的输出电压为220 V,输出功率为44 kW,每条输电线的电阻为0.2 Ω,求:
(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少?
(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高,经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户,则用户得到的电压和电功率各是多少?
【解析】(1)输电线上的电流
IR= A=200 A
损失的电压UR=IRR=200×2×0.2 V=80 V
损失的功率PR=URIR=80×200 W=16 kW
故用户得到的电压U用户=U-UR=140 V
用户得到的功率P用户=P-PR=28 kW。
(2)已知升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶10
输入电压U1=220 V
因此,升压变压器的输出电压
U2= U1=2 200 V
输电线上的电流I′R= A=20 A
损失的电压U′R=I′RR=20×2×0.2 V=8 V
损失的功率P′R=U′RI′R=8×20 W=160 W
因此,降压变压器的输入电压 U3=U2-U′R=2 192 V
已知降压变压器的匝数比n3∶n4=10∶1
所以用户得到的电压
U4= U3=219.2 V
用户得到的功率P′用户=P-P′R=43.84 kW。
答案:(1)140 V　28 kW　(2)219.2 V　43.84 kW
课堂小结
1.输送电能的要求：可靠、保质、经济
2.功率和电压损失：
U损=Ir
，P损=I2r
①减少输电线的电阻r
②减少输电线的电流I——升高电压
3.降低输电损耗的两个途径
4.电网供电
①电压关系：
U2=U损+U3
②电流关系：
I2=Ir=I3
③功率关系：
P3=P4
P2=P损+P3
P1=P2
{ED083AE6-46FA-4A59-8FB0-9F97EB10719F}
升压变压器
输电线
降压变压器
功率关系
电压关系
电流关系
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?
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?
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?
?
?
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远距离输电
课后作业
课本练习与应用
谢谢聆听

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