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第4节　电能的远距离输送
(分值:100分)
选择题1~8题,每小题9分,共72分。
对点题组练
题组一　采用高压输电的原因
1.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,为减小输电线损耗的热功率,下列措施可行的是 (　　)
仅增大输电电流I
仅增大输电电压U
仅减少输电时间
仅减小输电导线的横截面积
2.(2024·江西南昌市高二统考期中)IT之家2023年3月4日消息,河北省张家口国际首套百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目压缩机通过具有CNAS资质的第三方测试,达到了国际领先水平,项目鸟瞰图如图所示。若发电机产生的电压经升压变压器后升高到100 kV,以10万千瓦的功率(始终不变)经输电线远距离送往变电站,输电线上损耗的功率为3 000千瓦,则输电线的总电阻为 (　　)
3 Ω 6 Ω
9 Ω 30 Ω
3.我国特高压输电技术在世界上处于领先地位。特高压输电是指直流电压在800 kV以上或交流电压在1 000 kV以上进行的电能输送,特高压输电可使输送中的电能损耗大幅降低。假若采用550 kV超高压从A处向B处输电,输电线上损耗的电功率为ΔP,在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1 100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为ΔP',不考虑其他因素的影响,则 (　　)
ΔP'=ΔP ΔP'=ΔP
ΔP'=ΔP ΔP'=ΔP
4.电站向某地输送5 000 kW的电功率,输电线上损耗的电功率为100 kW,如果把输电电压提高为原来的10倍,同时将输电线的横截面积减为原来的一半,而输送的电功率不变,那么输电线损耗的电功率为 (　　)
0.2 kW 0.5 kW
2.0 kW 5.0 kW
题组二　高压交流输电与直流输电
5.如图所示是远距离输电示意图,若发电机的输出电压不变,则下列叙述正确的是 (　　)
升压变压器原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关
输电线路中的电流只由升压变压器的匝数比决定
当用户消耗的总功率增大时,输电线上损失的功率增大
升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
6.如图所示是发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器给用户供电,升压变压器输出端滑片P位置可以调动,发电机组输出交变电压的有效值恒定,两条输电线总电阻r保持不变。在下列条件下,增加用户端的用电器,则 (　　)
若滑片P位置不变,则用户端电压升高
若滑片P位置不变,则输电线上损失的功率变小
若将滑片P下移,则用户端电压可能不变
若将滑片P下移,则输电线上损失的功率可能减小
7.(2024·浙江宁波市十校联考期末)如图为某水电站,其输出功率为100 kW,发电机的电压为250 V,通过升压变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为8 Ω,在用户端用降压变压器把电压降为220 V。已知输电过程中输电线上损失的功率为5 kW。则下列说法正确的是 (　　)
输电线上通过的电流为625 A
升压变压器的输出电压为4 000 V
降压变压器的匝数比为200∶11
升压变压器的匝数比为5∶76
8.(多选)如图为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I2。则 (　　)
用户端的电压为
输电线上的电压降为U
理想变压器的输入功率为I1U
输电线路上损失的电功率为r
综合提升练
9.(12分)在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站,输送的电功率P=500 kW,当使用U=5 kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW·h。求:
(1)(6分)输电效率η和输电线的总电阻r;
(2)(6分)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么发电站应使用多高的电压向外输电
培优加强练
10.(16分)(2024·四川绵阳南山中学期中)如图所示, 导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电,导线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,产生交变电动势e=111sin 100πtV,理想降压变压器原、副线圈匝数之比为25∶11,降压变压器副线圈接一个电动机,电动机恰好正常工作,电动机额定电压为220 V,额定功率1 100 W,输电线总电阻r=25 Ω,电动机内阻R=8.8 Ω,其他电阻忽略不计。求:
(1)(8分)输电线损耗的功率P损;
(2)(8分)升压变压器原、副线圈匝数比。
第4节　电能的远距离输送
1.B　[由于输电线损耗的热功率P热＝I2R，若增大输电电流I，会增大输电线损耗的热功率，A错误；由于输送功率不变，根据P＝UI，可知增大输电电压U，会减小输电电流I，从而减小输电线损耗的热功率，B正确；输送功率与时间无关，C错误；根据R＝ρ，可知减小输电导线的横截面积，导致输电线电阻变大，从而增大输电线损耗的热功率，D错误。]
2.A　[根据题意可知变压器的输出电压为100 kV，功率为10万千瓦，则输电线上的电流为I＝＝1 000 A，输电线上损耗的功率P损＝I2R，解得R＝3 Ω，故A正确。]
3.C　[设输送的电功率为P，输电线上的总电阻为r，则550 kV输电线上损耗的电功率为ΔP＝2r，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率为ΔP′＝2r，二者比较得ΔP′＝ΔP，C正确。]
4.C　[输电电压提高为原来的10倍，根据P＝UI知，输电电流减小为原来的，根据电阻定律R＝ρ知，输电线的横截面积减为原来的一半，则输电线的电阻增大为原来的2倍，根据P损＝I2R知，输电线上损耗的电功率减小为原来的，则输电线上损耗的功率为2.0 kW，故C正确，A、B、D错误。]
5.C　[因输入功率等于输出功率，而发电机输出的电压不变，当用户消耗的总功率增大时，输电线中的电流增大，升压变压器原线圈中的电流也增大，根据P＝I2R知，输电线上损耗的功率增大，选项A、B错误，C正确；因为输电线上有电压损失，所以升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，选项D错误。]
6.C　[增加用户端的用电器，即并入电路的负载增多，负载总电阻减小，导致电路总电流增大，对应的输电线电流增大，发电站的输出电流也增大。输电线电流增大，由U＝Ir可得，输电线分压增大，即电压损失增多，降压变压器原线圈电压降低，对应的副线圈电压也降低，即用户获得的电压降低，故A错误；输电线电流增大，由P＝I2r可知，输电线上损失的功率变大，故B错误；若将滑片P下移，升压变压器副线圈匝数增加，则升压变压器次级电压U2增大，增加用户端用电器，则用户端电阻减小，这样会导致输电线电流I变大，根据P＝I2r可知，输电线上的功率损失一定变大；输电线上的电压损失变大，则降压变压器初级电压U3＝U2－Ir；可知降压变压器初级电压可能不变，即用户得到的电压可能不变，故C正确，D错误。]
7.B　[根据P损＝I2r线得I＝25 A，故A错误；变压器不损耗能量，功率不变，根据P＝UI得升压变压器的输出电压为U2＝＝ V＝4 000 V，故B正确；降压变压器输入端电压U3＝U2－U损＝U2－Ir线＝4 000 V－25×8 V＝3 800 V，又由＝可得＝＝，故C错误；根据＝可得＝＝，升压变压器的匝数比为1∶16，故D错误。]
8.AD　[设变压器的原线圈匝数为n1，副线圈的匝数为n2，由线圈匝数与电流的关系有＝，设用户端的电压为U2，由线圈匝数与电压的关系有＝，解得U2＝U1＝，故A正确；根据题意可知，输电线上的电压降为ΔU＝U－U1或由公式U＝IR可得ΔU＝I1r，故B错误；根据题意，由公式P＝UI可得，理想变压器的输入功率为P＝U1I1，故C错误；根据题意可知，输电线路上损失的电功率为ΔP＝Ir或由公式P＝UI可得ΔP＝ΔUI1＝(U－U1)I1，故D正确。]
9.(1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV
解析　(1)输送功率P＝500 kW，一昼夜输送电能
E＝Pt＝12 000 kW·h
输电线上损失的电能ΔE＝4 800 kW·h
终点得到的电能
E′＝E－ΔE＝7 200 kW·h
所以输电效率η＝×100%＝60%
输电线上的电流I＝＝100 A
输电线上损耗的功率Pr＝＝200 kW
输电线的电阻r＝＝20 Ω。
(2)Pr′＝r
要求输电线上损耗的功率Pr′＝2%P＝10 kW
输电电压应调节为U′＝P＝22.4 kV。
10.(1)121 W　(2)
解析　(1)电动机的输入功率为1 100 W，两端电压为220 V，则通过电动机的电流为I4＝＝5 A
根据变压器电流比与匝数比的关系有＝，解得I3＝2.2 A
输电线损耗的功率P损＝Ir＝121 W。
(2)根据变压器电压与线圈匝数比的关系可知，降压变压器输入电压＝
根据欧姆定律可知输电线分压ΔU＝I3r
则升压变压器输出电压U2＝U3＋ΔU＝555 V
根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知U1＝111 V
根据变压器电压与线圈匝数比的关系可知，升压变压器原、副线圈匝数之比＝＝。第4节　电能的远距离输送
学习目标　1.知道输电线上电能的损失与哪些因素有关。2.通过练习，掌握电压损失和功率损失的计算方法。3.运用对比法分析输电电压与输电线电阻上电压的区别。4.通过实例分析掌握远距离输电的相关计算。
5.通过了解电能的输送方式的变革，体会其中蕴含的探索精神。
知识点一　采用高压输电的原因
如图所示，输送功率为P，发电厂输出的电压为U，两条导线的总电阻为r，在图中把导线电阻集中画为r，请思考：
INCLUDEPICTURE"C253.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\C253.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)输电线中的电流为多少？在发电厂输送功率一定时，输电线中的电流与输电线电阻及用电器电阻有关系吗？
(2)输电线上功率损失的表达式是什么？
(3)为什么远距离输电必须用高压呢？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.输电线上的电压损失：ΔU＝U－U′＝IR＝________(用P、U、R表示)。
2.输电线上的功率损失：P＝I2R，I为________电流，R为输电线的电阻。
3.降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻：由电阻定律R＝________可知，在输电导线长度一定的情况下，要减小输电线的电阻，可采用电阻率小的材料做导线，还可增大导线的横截面积。
(2)减小输电导线中的电流：由P＝________可知，在保证输送电功率P不变的情况下，必须提高输电电压U，才能减小电流I。
例1 (鲁科版教材P78例题改编)如图所示，某发电厂用总电阻为2.5 Ω的输电线输电，其输出的总功率是3.0×106 kW，现用500 kV的电压输电，求：
(1) 输电线上的电流；
(2) 输电线上损失的电压和功率；
(3) 若发电机的输出电压为500 V，求升压变压器的原、副线圈匝数比。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
INCLUDEPICTURE"归纳提升.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\归纳提升.tif" \* MERGEFORMATINET
计算功率损失的四种方法(如图)
1.ΔP＝I2R，I为输电线中的电流，R为输电线的电阻。
2.ΔP＝R，P为远距离输电的输送功率，U为输电电压，R为输电线的电阻。
3.ΔP＝，ΔU为输电线上损失的电压，R为输电线的电阻。
4.ΔP＝ΔU·I，ΔU为输电线上损失的电压，I为输电线中的电流。　　　　
训练 远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，通常要提高输电电压。如果保持输送的电功率不变，将输电电压变为原来的2倍，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是(　　)
A.输电线上的电流变为原来的2倍
B.输电线上的电流变为原来的
C.输电线上的电压损耗变为原来的
D.输电线上的功率损耗变为原来的
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
知识点二　高压交流输电与直流输电
1.高压交流输电
(1)输电过程
在发电厂(站)内，要用变压器________，然后向远处送电；到达目的地后，根据不同的需求，再用________________经过两三次降压，最后输送给用户。
(2)交流高压输电的不足
①除输电线路上的电阻外，电感、电容产生的感抗和容抗也会造成交流输电线路上的________和________损失。
②交变电流并网时必须做到________。
2.高压直流输电
(1)高压直流输电系统的工作程序
交变电流升压后输送到____________，把高压交变电流变换成高压____________，经由高压直流线路输送到用电地区后，将高压直流电流变换成高压交变电流，再经降压变压器降压。
(2)高压直流输电的优越性
①适于地下和水下电缆输电，不会受到电感和电容的影响。
②输送相同电功率的电能时，直流输电所用的线材约为交流输电的三分之二。
③直流输电杆塔结构比同容量的交流输电简单，占地面积小。
④直流输电不需要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题。
3.远距离高压输电
(1)理清三个回路
(2)抓住两个联系
a.理想升压变压器联系回路①和回路②
即＝____________，I1n1＝____________，P1＝P2。
b.理想降压变压器联系回路②和回路③
即＝________，I3n3＝________，P3＝P4。
注意：在每个回路中，变压器的原线圈是前一个回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，变压器是联系各回路的桥梁。
(3)关注一个定律
根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3。
【思考】
　我们日常生活离不开电，电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源，火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题：
(1)火力发电厂或水电站发出电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电压？
(2)电能的远距离传输一般要经过哪几个环节？
(3)用户消耗的电功率和电厂发出的电功率相等吗？如果不相等，谁的大？
(4)输电线上功率损失的原因是什么？
(5)“提高电压，减小电流”与欧姆定律矛盾吗？
(6)在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I＝，对不对？为什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为20 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电。为了减少电能损失，利用理想变压器升压后，使用2 kV高压输电，最后利用理想变压器降压后，用户得到的电压和功率分别为220 V和19 kW。求：
(1)升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2；
(2)输电线总电阻R；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
随堂对点自测
1.(采用高压输电的原因)(2024·福建泉州部分学校期末联考)高压输电线因结冰易造成损毁风险，如图所示。可以利用电流热效应消除高压输电线上的冰凌，当输送功率和输电线电阻一定时，要使输电线上损耗的热功率增大为原来的4倍，输电电压U应变为(　　)
INCLUDEPICTURE"AB298.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\同步\\2025（春）物理 选择性必修 第二册 鲁科版\\学生word文档\\AB298.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.4U B.2U
C.U D.U
2.(采用高压输电的原因)(鲁科版教材P86章末练习4)如图所示，在扶贫工作中，要给某山村供电，需要设计输电方案。现有用220 V和11 kV电压输电的两种意见。在输电线的材料、输送距离、输送电功率和线路损耗功率一定的情况下，两种意见所用输电导线的横截面积之比为(　　)
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A.1∶2 500 B.2 500∶1
C.1∶250 D.250∶1
3.(高压交流输电与直流输电)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(　　)
A.＝ B.I2＝
C.I1U1＝IR D.I1U1＝I2U2
第4节　电能的远距离输送
知识点一
导学
提示　(1)发电厂相当于一个电源，由P＝UI可知，输电线中电流为I＝　与输电线电阻及用电器电阻无关。
(2)功率损失表达式为ΔP＝I2r＝r。
(3)因为发电厂的输出功率P是一定的，由P＝UI得，要减小能量损耗，就要减小输电电流I，则必须提高输出电压U。
知识梳理
1.R
2.输电
3.(1)ρ　(2)UI
例1 (1)6 000 A　(2)15 000 V　9×104 kW　(3)
解析　(1)由题意得输电线上的电流为
I2＝＝ A＝6 000 A。
(2)输电线上损失的电压为ΔU＝I2R＝15 000 V
输电线上损失的功率为ΔP＝ΔUI2＝9×104 kW。
(3)若发电机的输出电压为500 V，升压变压器的原、副线圈匝数比为＝＝＝。
训练 D　[根据P＝UI可知将输电电压变为原来的2倍，电流变为原来的一半，故A、B错误；保持输送的电功率不变，输电线上的电压损耗ΔU＝IR＝R，将输电线电压提高2倍，则电压损耗变为原来的一半，故C错误；输电线上的功率损耗ΔP＝I2R＝R，将输电线电压提高2倍，则电压损耗变为原来的，故D正确。]
知识点二
1.(1)升压　降压变压器　(2)①电能　电压　②同步
2.(1)整流器　直流电流
3.(2)　I2n2　　I4n4
[思考]
(1)提示　发电厂发出电的电压最大值由公式Em＝NBSω决定，因机械制造等因素，电压不会很高
通常借助变压器将低电压变为高电压。
(2)提示　一般要经历三个环节，即升压变压器升压、电能的输送线路、降压变压器降压。
(3)提示　不相等。因为在电能的输送线路上有电阻要消耗部分电功率，所以电厂发出的电功率大于用户获取的电功率。
(4)提示　由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为热能而损失掉了。
(5)提示　不矛盾。欧姆定律是针对纯电阻耗能元件应用的定律，而“提高电压，减小电流”是从输送角度考虑，是在P＝UI，且P在一定的条件下得出的结论，两者不矛盾。
(6)提示　不对。U为输电电压，而不是加在输电导线两端的电压，所以U≠Ir。
例2 (1)　(2)10 Ω　(3)
解析　(1)升压变压器原、副线圈匝数比为＝
解得＝。
(2)输电线损失的电功率P损＝IR，输电线上的电流
I2＝＝10 A
所以R＝＝ Ω＝10 Ω。
(3)降压变压器原线圈两端电压
U3＝U2－I2R＝(2 000－10×10)V＝1 900 V
所以降压变压器原、副线圈匝数比为＝
解得＝。
随堂对点自测
1.D　[根据Pr＝I2r知要使输电线上损耗的热功率Pr增大为原来的4倍，则电流变为I′＝2I，又输送功率P＝U′I′一定，则U′＝U，故D正确。]
2.B　[根据I＝得P损＝I2R＝R，即R＝，因为输送的电功率、输电线上的功率损失相同，可得电阻之比为＝＝，导线的长度和电阻率相同，根据R＝ρ可得导线的横截面积之比为2 500∶1，故B正确。]
3.D　[根据理想变压器的工作原理得I1U1＝I2U2、＝，故A错误，D正确；U2不是加在R两端的电压，故I2≠，B错误；根据I1U1＝I2U2，而U2≠I2R知，C错误。(共46张PPT)
第4节　电能的远距离输送
第3章 交变电流与远距离输电
1.知道输电线上电能的损失与哪些因素有关。2.通过练习，掌握电压损失和功率损失的计算方法。3.运用对比法分析输电电压与输电线电阻上电压的区别。4.通过实例分析掌握远距离输电的相关计算。5.通过了解电能的输送方式的变革，体会其中蕴含的探索精神。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　高压交流输电与直流输电
知识点一　采用高压输电的原因
知识点一　采用高压输电的原因
如图所示，输送功率为P，发电厂输出的电压为U，两条导线的总电阻为r，在图中把导线电阻集中画为r，请思考：
(1)输电线中的电流为多少？在发电厂输送功率一定
时，输电线中的电流与输电线电阻及用电器电阻有
关系吗？
(2)输电线上功率损失的表达式是什么？
(3)为什么远距离输电必须用高压呢？
输电
UI
例1 (鲁科版教材P78例题改编)如图所示，某发电厂用总电阻为2.5 Ω的输电线输电，其输出的总功率是3.0×106 kW，现用500 kV的电压输电，求：
(1) 输电线上的电流；
(2) 输电线上损失的电压和功率；
(3) 若发电机的输出电压为500 V，
求升压变压器的原、副线圈匝数比。
(2)输电线上损失的电压为ΔU＝I2R＝15 000 V
输电线上损失的功率为ΔP＝ΔUI2＝9×104 kW。
计算功率损失的四种方法(如图)
D
训练 远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，通常要提高输电电压。如果保持输送的电功率不变，将输电电压变为原来的2倍，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是(　　)
知识点二　高压交流输电与直流输电
1.高压交流输电
(1)输电过程
在发电厂(站)内，要用变压器______，然后向远处送电；到达目的地后，根据不同的需求，再用____________经过两三次降压，最后输送给用户。
(2)交流高压输电的不足
①除输电线路上的电阻外，电感、电容产生的感抗和容抗也会造成交流输电线路上的______和______损失。
②交变电流并网时必须做到______。
升压
降压变压器
电能
电压
同步
2.高压直流输电
(1)高压直流输电系统的工作程序
交变电流升压后输送到________，把高压交变电流变换成高压__________，经由高压直流线路输送到用电地区后，将高压直流电流变换成高压交变电流，再经降压变压器降压。
(2)高压直流输电的优越性
①适于地下和水下电缆输电，不会受到电感和电容的影响。
②输送相同电功率的电能时，直流输电所用的线材约为交流输电的三分之二。
③直流输电杆塔结构比同容量的交流输电简单，占地面积小。
④直流输电不需要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题。
整流器
直流电流
3.远距离高压输电
(1)理清三个回路
I2n2
I4n4
P3
【思考】
我们日常生活离不开电，电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源，火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题：
(1)火力发电厂或水电站发出电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电压？
提示　发电厂发出电的电压最大值由公式Em＝NBSω决定，因机械制造等因素，电压不会很高
通常借助变压器将低电压变为高电压。
(2)电能的远距离传输一般要经过哪几个环节？
提示　一般要经历三个环节，即升压变压器升压、电能的输送线路、降压变压器降压。
(3)用户消耗的电功率和电厂发出的电功率相等吗？如果不相等，谁的大？
提示　不相等。因为在电能的输送线路上有电阻要消耗部分电功率，所以电厂发出的电功率大于用户获取的电功率。
(4)输电线上功率损失的原因是什么？
提示　由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为热能而损失掉了。
(5)“提高电压，减小电流”与欧姆定律矛盾吗？
提示　不矛盾。欧姆定律是针对纯电阻耗能元件应用的定律，而“提高电压，减小电流”是从输送角度考虑，是在P＝UI，且P在一定的条件下得出的结论，两者不矛盾。
例2 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为20 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电。为了减少电能损失，利用理想变压器升压后，使用2 kV高压输电，最后利用理想变压器降压后，用户得到的电压和功率分别为220 V和19 kW。求：
随堂对点自测
2
D
1.(采用高压输电的原因)(2024·福建泉州部分学校期末联考)高压输电线因结冰易造成损毁风险，如图所示。可以利用电流热效应消除高压输电线上的冰凌，当输送功率和输电线电阻一定时，要使输电线上损耗的热功率增大为原来的4倍，输电电压U应变为(　　)
B
2.(采用高压输电的原因)(鲁科版教材P86章末练习4)如图所示，在扶贫工作中，要给某山村供电，需要设计输电方案。现有用220 V和11 kV电压输电的两种意见。在输电线的材料、输送距离、输送电功率和线路损耗功率一定的情况下，两种意见所用输电导线的横截面积之比为(　　)
D
3.(高压交流输电与直流输电)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(　　)
课后巩固训练
3
B
题组一　采用高压输电的原因
1.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，为减小输电线损耗的热功率，下列措施可行的是(　　)
A.仅增大输电电流I
B.仅增大输电电压U
C.仅减少输电时间
D.仅减小输电导线的横截面积
对点题组练
A
2.(2024·江西南昌市高二统考期中)IT之家2023年3月4日消息，河北省张家口国际首套百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目压缩机通过具有CNAS资质的第三方测试，达到了国际领先水平，项目鸟瞰图如图所示。若发电机产生的电压经升压变压器后升高到100 kV，以10万千瓦的功率(始终不变)经输电线远距离送往变电站，输电线上损耗的功率为3 000千瓦，则输电线的总电阻为(　　)
A.3 Ω B.6 Ω C.9 Ω D.30 Ω
C
3.我国特高压输电技术在世界上处于领先地位。特高压输电是指直流电压在800 kV以上或交流电压在1 000 kV以上进行的电能输送，特高压输电可使输送中的电能损耗大幅降低。假若采用550 kV超高压从A处向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，不考虑其他因素的影响，则(　　)
C
4.电站向某地输送5 000 kW的电功率，输电线上损耗的电功率为100 kW，如果把输电电压提高为原来的10倍，同时将输电线的横截面积减为原来的一半，而输送的电功率不变，那么输电线损耗的电功率为(　　)
A.0.2 kW B.0.5 kW C.2.0 kW D.5.0 kW
C
题组二　高压交流输电与直流输电
5.如图所示是远距离输电示意图，若发电机的输出电压不变，则下列叙述正确的是(　　)
A.升压变压器原线圈中的电流与用户用
电设备消耗的功率无关
B.输电线路中的电流只由升压变压器的
匝数比决定
C.当用户消耗的总功率增大时，输电线上损失的功率增大
D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
C
6.如图所示是发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器给用户供电，升压变压器输出端滑片P位置可以调动，发电机组输出交变电压的有效值恒定，两条输电线总电阻r保持不变。在下列条件下，增加用户端的用电器，则(　　)
A.若滑片P位置不变，则用户端电压升高
B.若滑片P位置不变，则输电线上损失的
功率变小
C.若将滑片P下移，则用户端电压可能
不变
D.若将滑片P下移，则输电线上损失的功率可能减小
解析　增加用户端的用电器，即并入电路的负载增多，负载总电阻减小，导致电路总电流增大，对应的输电线电流增大，发电站的输出电流也增大。输电线电流增大，由U＝Ir可得，输电线分压增大，即电压损失增多，降压变压器原线圈电压降低，对应的副线圈电压也降低，即用户获得的电压降低，故A错误；输电线电流增大，由P＝I2r可知，输电线上损失的功率变大，故B错误；若将滑片P下移，升压变压器副线圈匝数增加，则升压变压器次级电压U2增大，增加用户端用电器，则用户端电阻减小，这样会导致输电线电流I变大，根据P＝I2r可知，输电线上的功率损失一定变大；输电线上的电压损失变大，则降压变压器初级电压U3＝U2－Ir；可知降压变压器初级电压可能不变，即用户得到的电压可能不变，故C正确，D错误。
B
7.(2024·浙江宁波市十校联考期末)如图为某水电站，其输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。已知输电过程中输电线上损失的功率为5 kW。则下列说法正确的是(　　)
AD
8.(多选)如图为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2。则(　　)
9.在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站，输送的电功率P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW·h。求：
(1)输电效率η和输电线的总电阻r；
(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？
答案　(1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV
综合提升练
解析　(1)输送功率P＝500 kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12 000 kW·h
输电线上损失的电能ΔE＝4 800 kW·h
终点得到的电能
E′＝E－ΔE＝7 200 kW·h
培优加强练

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