第65課時電能輸送重點突破課

二、遠距離輸電1．輸電線路簡圖2．輸送電流PI＝U＝U－U′

R3．電壓損失

ΔU＝U－U′＝

IR4．功率損失UP2ΔU2R2ΔP＝P－P′＝

I

R

＝

R＝[小題熱身]1．發(fā)電廠給某工廠的功率限額為500

kW，用100

kV高壓輸送，當該工廠由于休假，只使用50

kW的電功率時，發(fā)電廠和工廠間的高壓線路電流為

(

)A．0.5

AC．50

AB．5

AD．不知電阻，無法求出P50×103解析：由P＝IU知I＝

U＝

100×103B、C、D錯誤。答案：AA＝0.5

A。選項A正確，．從西部某電電壓為1

000

kV，輸輸電線，則可減少輸電損耗的功A．1×105

kWC．1×106

kWB．1×10D．1×103

kWPU解析：輸電電流

I＝ ，輸電線路損失的電功率損2P

＝I

R＝UP2

R＝1×105

kW，當改用超導材料輸電時，就不損失電能，因此減少的輸電損耗就等于

P

損，A

正確。答案：A3．如圖是遠距離輸電的示意圖，下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)是升壓變壓器，b是降壓變壓器

B．a(chǎn)是降壓變壓器，b是升壓變壓器

C．a(chǎn)的輸出電壓等于b的輸入電壓D．a(chǎn)的輸出電壓等于輸電線上損失的電壓解析：遠距離輸電需要升高電壓，故a是升壓變壓器，b是降壓變壓器，A正確，B錯誤，由于電壓損失，a的輸出電壓大于b的輸入電壓，C、D錯誤。答案：A八市質(zhì)檢)如圖為某發(fā)電站電能輸送示意圖。已知發(fā)解析：若用戶電阻減小，則降壓變壓器輸出功率增大，導致發(fā)電機的輸出功率增大，選項A錯誤。若用戶電阻減小，降壓變壓器輸出功率增大，導致輸電線上電流增大，輸電線上損失電壓增大，輸電線上的功率損失增大，選項B錯誤。輸電線上損失電壓增大，降壓變壓器原線圈輸入電壓減小，由于降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變，降壓變壓器副線圈輸出電壓(即用戶得到的電壓)減小，選項C正確。根據(jù)題給發(fā)電機的輸出電壓不變，升壓變壓器的原線圈輸入電壓不變。由于升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變，則輸電線上輸送電壓不變，選項D錯誤。答案：C[提能點·師生互動]

提能點(一)

高壓輸電的原理[典例]

(2017·襄陽模擬)一般發(fā)電機組輸出的電壓在

10

kV

左右，不符合遠距離輸電的要求。因此，要在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器，升壓到幾百千伏后再向遠距離輸電。到達幾百千米甚至幾千千米之外的用電區(qū)之后，先經(jīng)“一次高壓變電站”、“二次變電站”降到10kV左右，再經(jīng)低壓變電站的降壓變壓器(可視為理想變壓器)降壓后供給某小區(qū)居民，已知供給居民的交流電

u＝220 2sin

100πt(V)，該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為

50∶1，則

(

)原線圈上的電壓為

11

000

2

V原線圈中電流的頻率是100

Hz原線圈使用的導線應該比副線圈的粗

D．高壓輸電有利于減少輸電線路中的損耗[解析]

供給某小區(qū)居民的交流電

u＝220 2sin

100πt(V)，最大n1值為

220

2

V，故輸出電壓有效值為

220

V，根據(jù)變壓公式U1＝

，U

n2

2解得輸入電壓

U1＝50×200

V＝11

000

V，選項

A

錯誤；由

u＝220

2sin

100πt(V)，解得頻率

f＝50

Hz，選項

B

錯誤；根據(jù)變壓器輸入功I12率等于輸出功率，變壓器原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，即I

＝n2

1n

＝50，副線圈中的電流大于原線圈中的電流，所以副線圈的導線1要比原線圈的導線粗，選項C

錯誤；在輸送電功率一定的情況下，根據(jù)公式P＝UI，高壓輸電有利于減小輸電電流，輸電線上電功率損耗ΔP＝I2r

也會減少，選項

D

正確。[答案]

D高壓輸電的分析方法輸電線上的功率損失ΔP＝I2r，其中I為輸電電流，r為輸電線上電阻。輸電線路需要輸送的功率一定，根據(jù)P總＝UI提高輸電電壓，可以減小輸電電流，這樣就減小了輸電線上的功率損失。[集訓沖關]1．高壓輸電電壓為U，輸電線電阻為r，則下列說法正確的是(A．若發(fā)電機輸出功率不變，使輸出電壓變大，則輸電線損失功率變小)U2B．輸電線上損失的功率為

ΔP＝

r

，故導線電阻越大，損失的功率越小UC．通過輸電線的電流為I＝

r

，故輸電電壓越高，電流越大，損失的功率越大D．以上說法都不對UP22

2解析：ΔP＝I

r＝

r，ΔP

與

U

成反比，故

A

正確；選項B、C了輸送電壓U

和損失電壓ΔU，故B、C、D

錯誤。答案：A2．用一臺型號為AED6500S的柴油發(fā)電機給災民臨時安置區(qū)供電，發(fā)電機到安置區(qū)的距離是400m，輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60

型單股銅導線，該型號導線單位長度的電阻為2.5×10－4

Ω，安置區(qū)家用電器的總功率為44

kW，當這些額定電壓為220

V的家用電器都正常工作時()型號AED6

500S輸出電壓范圍220～300

V最大輸出功率60kW．輸電線路中的電流為

20

A．發(fā)電機的實際輸出電壓為

300

V．在輸電線 損失的電功率為

8

kW．如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓最大值是300

V解析：當這些額定電壓為

220

V

的家用電器都正常工作時，輸電線路P—4中的電流為

I＝U＝200

A，A

錯誤；導線電阻為

R＝2.5×10

×400×2

Ω＝0.2

Ω，則發(fā)電機的實際輸出電壓為

U

輸＝U＋IR＝260

VB錯誤；在輸電線損失的電功率為P損＝I2R＝8

kW，C正確；如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓的最大值是

Um＝

2U

輸≈368

V，D

錯誤。答案：C提能點(二)遠距離輸電問題[典例]

(多選)(2017·

武昌區(qū)調(diào)研)

為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器

T1的原、副線圈匝數(shù)之比為

n1∶n2＝1∶10，在

T1

的原線圈兩端接入一正弦交流電，輸電線的總電阻為

2r＝2

Ω，降壓變壓器

T2

的原、副線圈匝數(shù)之比為n3∶n4＝10∶1，若

T2

的用電設備兩端的電壓為

U4＝200

V

且用電設備消耗的電功率為

10

kW，不考慮其他因素的影響，則

(

)A．T1

的副線圈兩端電壓的最大值為2

010

2

VB．T2的原線圈兩端的電壓為2

000

VC．輸電線上損失的電功率為50

WD．T1

的原線圈輸入的電功率為10.1

kW[解析]

因為用電設備消耗的電功率為

10

kW，T2

副線圈兩端的電壓P為U4＝200

V，則流過

T2

副線圈的電流為

I4＝U4＝10×103200A＝50

A，4I3

n4I

n由變壓器原、副線圈的電流與匝數(shù)的關系

＝

，則3U3U3

4I

＝5

A；由

＝n3n42

3，所以

T

原線圈兩端的電壓為

U

＝2

000

V，選項

B

正確；輸電線的電阻分得的電壓為U線＝I32·

r＝5×2

V＝10

V，所以T1副線圈兩端的電壓為

U2＝U3＋U

線＝(2

000＋10)V＝2

010

V，其最大值為

U2m＝

2

010

2 V，選項A正確；輸電線上消耗的功率為P損＝I322·

r＝50

W，選項

C

正確；由能量守恒定律可知

T1

副線圈的輸出功率為

P

出＝(10

000＋50)W＝10

050W，因此

T1原線圈的輸入功率為

10

050W，選項

D

錯誤。[答案]

ABC遠距離輸電問題的“三二一”(1)理清三個回路。(2)抓住兩個聯(lián)系。①理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路1和回路2，由變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間的U1

n1

I1

n2U

n

I

n2

2

2

11

2關系是

＝

，

＝ ，P

＝P

。②理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路2

和回路3，由變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間的U3

n3

I3

n4U

n

I

n4

4

4

33

4關系是

＝

，

＝ ，P

＝P

。(3)掌握一個守恒：能量守恒關系式P2＝P

損＋P3。1.[集訓沖關]為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是

U，用等效總電阻是

r

的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是

I1，其末端間的電壓為

U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則

(

)A．用戶端的電壓為I1U1I2B．輸電線上的電壓降為

UC．理想變壓器的輸入功率為

I12rD．輸電線

損失的電功率為

I1U入

出1

1 2

2

2析：因為

P

＝P

，所以

U

I

＝U

I

，即

U

＝U

I1

1I2，所以選項A確；輸電線上的電壓

U

線＝U－U1，選項B

錯誤；理想變壓器輸入功率

P

入＝I1U1，線 損失的電功率P損＝I12r，選項C、均錯誤。案：A2．(2015·福建高考)如圖為