2022年电能的输送导学案 2.pdf

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1、电能的输送导学案【学习目标】1知道什么是导线上的功率损耗和电压损耗；知道如何减小损耗。2会设计电能输送的示意图，并理解电压损耗和能量损耗的关系一、电能输送过程中的电压损失和电能损失：1输电线上的电压损失：（ 1）电压损失 U 如图所示，输电线有电阻，电流通过输电导线时，会在导线上产生电势降落，致使输电线路末端的电压U比起始端电压U 低，差值 U_称为输电线路上的电压损失。（ 2）造成电压损失的因素输电线有 _造成电压损失；输电线有_和_造成电压损失。（ 3）减小输电线上电压损失的方法据 UUUIR（其中 I 为输电电流， R 为输电线电阻）可知，减小输电线上电压损失的方法主要有：减小输电线电阻

2、R，这种方法对高压输电效果不佳。减小输电电流I：因为 IP/U，在输送电功率P 一定的前提下，提高输电电压U 是有效措施。2输电线上的电能损失: （ 1）损失电能的分析通常输电导线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方时，电阻发热而损失电功率。设输电电流为I，输电导线电阻为R，则输电线上的功率损失为P损_。设输送电功率为P，输电电压为U，输电线的总长度为L，横截面积为S，电阻率为 ，则输电电流 I_，输电线电阻R_。输电线上的功率损失可表示为：P_。（ 2）减小输电线上功率损失的方法减小输电线的电阻R a减小输电线长度不可行：由于输电距离一定，所以实际中不可能用减小L 来减小电阻R b减小电阻

3、率 ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。c增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。减小输电电流I a减小输送功率P 不可行：由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率是一定的，即在实际中不能以用户用或不用电来减少输电线上的功率损失。b提高输电电压：在输送功率P 一定，输电线电阻R 一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的_倍。（ 3）输送电能的基本要求：二、远距离输电系统：1远距离输电的基本电路发电站升压变压器输电线路降压变压器用户，基本电路如图：2远距离输电的分析方法精选学习资料 - - - - - - -

4、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页（ 1）思路：在远距离输送电能的过程中，由能量的转化和守恒可知，发电机的总功率应等于线上的损失的热功率和用户得到的功率_（变压器为理想变压器）。（ 2）方法：远距离输电时，利用升压变压器大幅度地提高输电电压，从而减少输电电流，减小线路上损失的热功率。如图所示，各物理量按电压、电流、功率来看，它们有下列关系：电压关系：3112424_UUUUUUUUU用发，；电流关系：1 12333_n IIIIn I线，；功率关系：12234_PPPPPPP用发，_ _ _ _ _ _ _ _ _P损【类型一】输电线上损失的电压与功率【例

5、 1】在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么（）A输电线上损失的电压与输送的电流成正比B输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C输电线路上损失的功率跟输送电压的二次方成反比D输电线路上损失的功率跟输送电压的二次方成正比【例 2】发电厂的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线总电阻为R，导线中电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损失的功率下列表达式错误的是（）A21URB212()UURC2I RD12()I UU【类型二】远距离输电电路分析【例 3】 如图为远距离输电线路的示意图。若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（）A升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备

6、消耗的功率无关B输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C当用户用电器的总电阻减小时，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【例 4】有一台内阻为1的发电机，供给一学校照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1： 4， 降压变压器的匝数比为4： 1， 输电线的总电阻R4， 全校共 22 个班，每班有“220V40W ”的灯 6 盏，若保证全部电灯正常发光，则：（1）发电机输出功率多大？（2）发电机的电动势多大？（ 3）输电效率是多少？（4）若使用灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？【例 5】 一座小型水电站， 利用流量为2m3/s、落差 5m 的

7、河水发电， 若单相发电机的效率为50%，输出电压为200V，已知发电站到用户架设的输电线总电阻为12，输电中输电线上允许损耗的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页功率为 6% ，用户所需电压为220V，求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比 （变压器为理想变压器） 。【当堂检测】1“西电东送”是我国一项重大的能源发展战略，也是我国西部大开发的四大工程之一将西部地区的电能输送到东部地区，为了减少输电过程中的电能损失，实现远距离输电应采用的最有效的方法是 () A增大输电的电流B提高输电电压C减小输电线电阻D以上

8、办法都不行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用电高峰时() A总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低B总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D供电线路上电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小3用电器电阻值为R，距交变电源为L，输电线电流为I，电阻率为 ，要求输电线上电压降不超过 U，则输电线横截面积最小值为() A L /RB2 LI /UC U/( LI ) D 2UL /(I ) 4(2010 年高考浙

9、江卷)某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3106 kW.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2105 A B输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kW D输电线上损失的功率为 PU2/r，U 为输电电压，r 为输电线的电阻5某发电站的输出功率为104kW ，输出电压为4 kV ，通过理想变压器升压后向80 km 远处用户供电已知输电线的电阻率为 2.4108m，导线横截面积为1.5104 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4% ，求：(1)

10、升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失【巩固提高】一、选择题1对于电能输送的以下说法，正确的是() A输送电能的基本要求是经济实惠精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页B减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C减小输电线上电压损失的唯一方法是增大导线的横截面积D实际输电时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等2中央电视台焦点访谈多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化近来，农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有 ()

11、 A提高输送功率B增大输送电流C提高输电电压D减小输电导线的横截面积3远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n 倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是() A输电线上的电功率损失是原来的1nB输电线上的电功率损失是原来的1n2C输电线上的电压损失是原来的1nD输电线上的电压损失是原来的1n24远距离输电，原来用电压U0输电，在输电线上损失的电功率为P0，现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的110，则输电电压应为() A 100 U0B10 U0CU010DU01005为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰若在正常供电时，高压线上送电电压为

12、U，电流为I，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为 9P，则除冰时 (认为输电功率和输电线电阻不变)() A输电电流为3IB输电电流为9I C输电电压为3UD输电电压为13U6在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线的电阻率为 ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为 P，用户得到的电功率为P用，则 P、P用的关系式正确的是 () A PU2SLB PP2LU2SCP用PU2SLDP用 P(1LU2S) 7小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW ，输出电压为350 V，输电线总电阻为4 ，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5% ，需在发电机处设升压

13、变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器输电电路图如图所示，求：(1)输电线上的电流(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页8超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电现有一直流电路，输电总电阻为 0.4 ，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V 若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为() A 1 kW B 1.6103 kW C1.6 kW

14、 D10 kW 9(2010 年高考江苏卷)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有() A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大10一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R1 k .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的损耗可忽略，发

15、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 A B T2原、副线圈电压分别为1.8105 V 和 220 V C T1和 T2的变压比分别为150 和 401 D有 6104盏灯泡 (220 V、60 W)正常发光二、非选择题11(2011 年开封高二检测)一座小型发电站的输出功率是20 kW ，输电线路总电阻是5 .(1)若输电电压是400 V，输电线路损耗的功率是多少？(2)若改用 5000 V 高压输电， 用户端利用n1n2221 的变压器降压， 用户得到的电压是多少？12小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW ，输出电压为350 V，输电线

16、总电阻为4 ，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5% ，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器输电电路图如图所示，求：(1)输电线上的电流(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页【当堂检测】参考答案1解析：选B.远距离输电减小电能损失的方式有两种：一种减小输电线电阻但可行性较差，最有效的方式是高压输电减小电流，故选项B 正确2解析：选C.照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电高峰时，用电器越多

17、，总电阻越小，供电线路上的电流越大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，C 正确3解析：选B.输电线上电压降UIr，其中 r2LS，则 I 2LS U，得 S2 LIU，B 对4解析：选 B.输出电功率P3106 kW ，输电电压U500 kV ，则输电线上输送的电流大小为IPU6103A，所以 A 错；输电线上由电阻造成的损失电压U损Ir15 kV，所以 B 正确；输电线上损失的功率 PU损IP2U2r，所以 D 错误；若改用5 kV 电压输电，则输电线上的极限电流 I5 kV2.5 2000 A，导线上最大消耗功率P I2r20002 2.5 W 107 W ，故 C 错5解析：设

18、每根输电线的电阻为r，则rLS2.4108801031.510412.8 ，理想变压器，高压输出端功率P输P0，P0为发电机功率(1)设升压变压器的输出电压为U输，输电线上电流为I，由线路损失可得2 I2r P损IP04%2r1041030.042 12.8A125 A 由 P输U输I 得 U输P输I104 kW125 A80 kV. (2)输电线路上的电压损失U损 I 2r125 12.82 V3.2 kV. 答案： (1)80 kV(2)3.2 kV 【巩固提高】参考答案1解析：选D.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济减少输电线上的功率损失可采用高压输电，也可采用减小输电线电阻，即增大传

19、输导线横截面积的方法，但不经济，且增加架设难度 实际输电时，要综合考虑各种因素2解析：选C.电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径有二：一是提高输电电压；二是减小输电线电阻即增大导线的横截面积，故C 选项正确3解析：选BC.由 PIU 得 IPU，导线上损失功率P损I2RP2U2R，因输送功率一定，P损跟输送电压的平方成反比；U损PUR，U损跟输送电压成反比，所以正确选项为B、C. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页5解析：选B.设线路电阻为r，损失功率为P损I2r，线路电流为IPU0，解得 P损

20、P2rU20，则 P损1U20，当 P损为原来的110时 U010U0. 6解析：选AD. 输电线上的热耗功率P线 I2R线，热耗功率由P 变为 9P，则电流I 变为 3I，选项 A 正确输电功率P 不变，由 PUI ，电流变为3I，输电电压为13U，选项 D 正确7解析：选 B.输电线电阻rLS，输电电流 IPU，故输电线上损失的电功率为： PI2r(PU)2LSP2LU2S，用户得到的电功率P用 P PP(1PLU2S)故 B 正确8解析：选A.节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，IPU40 103800A50 AP线 I2R 5020.4 W1000 W ，故节约的电功率为1 k

21、W，A 项正确9解析：选CD.对升压 (或降压 )变压器而言，由变压器电压比U1U2n1n2知，输入电压不变，匝数不变，输出电压不变，故A 选项不正确；由PUI 知， U 不变， P 增大，故 I 增大，使得输电线上的电压损耗 UI2R线增大，功率损耗 PI22R线增大，所以降压变压器上的输入电压减小， 输出电压减小， 所以 B 不正确， C 正确； 因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为 PP1I22R线P1P1U1n1n22R线P1P1n21R线U21n22P1，所以随发电厂输出功率变大，该值变大，D 正确10解析：选ABD. T1原线圈的电流为I1P1U140001034000A1103

22、A，输电线上损失的功率为P损I22R10%P1，所以 I210%P1R4000103 0.11103A 20 A，选项A 对； T1的变压比为n1n2I2I120103150；T1上副线圈的电压为U250U1 2105V，T2上原线圈的电压为U3 U2 I2R 2 105V20103V1.8105V，选项 B 对； T2上原、副线圈的变压比为n3n4U3U41.8105220910311，选项 C 错；能正常发光的灯泡的盏数为：N90% P1606104(盏)，选项 D 对11解析： (1)输电线上的电流强度为IPU20103400A50 A，输电线路损耗的功率为P损 I2R502 5 W12

23、500 W12.5 kW. (2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为IPU201035000A4 A，用户端在变压器降压前获得的电压U1 U IR(500045)V4980 V，根据U1U2n1n2可知，用户得到的电压为U2n2n1U11224980 V 226.4 V. 答案： (1)12.5 kW(2)226.4 V 12解析： (1)输电线上功率损失： P5%P1 5% 24.5 kW 1225 W，又因为 PI22R线，所以，输电线上的电流为：I2 PR线12254A 17.5 A. (2)升压变压器原线圈上的电流I1P1/U124.5 kW/(350 V) 70 A，升压变压器原、副线圈的匝数之比为n1 n2I2I117.57014. (3)输电线上电压损失： UI2R线U2U3，降压变压器输入电压：U3 U2 Un2n1U1I2R线 (4350 17.54)V1330 V. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页降压变压器原、副线圈的匝数之比为n3 n4U3U用133022013322. 答案： (1)17.5 A(2)14(3)13322 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页