3.4電能的輸送學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)1.理解遠(yuǎn)距離輸電線上的能量損失與哪些因素有關(guān).2.應(yīng)用理想變壓器、電路知識(shí)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電線路進(jìn)行定量計(jì)算.3.了解交變電流從發(fā)電站到用戶的輸電過(guò)程．物理觀念：建立遠(yuǎn)距離輸電模型?？茖W(xué)思維：了解提高輸電電壓是降低遠(yuǎn)距離輸電損耗的有效途徑，會(huì)用相關(guān)知識(shí)解釋實(shí)際的輸電問(wèn)題?？茖W(xué)探究：探究降低輸電損耗的兩個(gè)途徑?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：理解工程技術(shù)要兼顧科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多種因素，知道電網(wǎng)供電是遠(yuǎn)距離輸電的重要發(fā)展。002思維導(dǎo)圖003知識(shí)梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：一、輸送電能的基本要求1．可靠：指保證可靠地工作，故障少．2．保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量——和穩(wěn)定．3．經(jīng)濟(jì)：指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用，電能損耗．二、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑1．輸電線上的功率損失：P＝，I為輸電電流，r為輸電線的電阻．2．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)減小輸電線的電阻：在輸電距離一定的情況下，為了減小電阻，應(yīng)當(dāng)選用電阻率的金屬材料，還要盡可能導(dǎo)線的橫截面積．(2)減小輸電線中的電流：為了減小輸電電流，同時(shí)又要保證向用戶提供一定的電功率，就要輸電電壓．三、電網(wǎng)供電1．遠(yuǎn)距離輸電的基本原理：在發(fā)電站內(nèi)用變壓器升壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過(guò)變壓器降到所需的電壓．2．電網(wǎng)：通過(guò)網(wǎng)狀的輸電線、，將許多電廠和廣大用戶連接起來(lái)，形成全國(guó)性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)．3．電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn)(1)降低一次能源的運(yùn)輸成本，獲得最大的．(2)減小斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)的平衡．(3)合理調(diào)度電力，使的供應(yīng)更加可靠，質(zhì)量更高．004題型精講【題型一】輸電線上的電壓和功率損失1．輸電線路的電壓損失輸電線始端電壓U與輸電線末端電壓U′的差值．ΔU＝U－U′＝Ir＝eq\f(P,U)r，其中I為輸電線上的電流，r為輸電線的電阻．2．輸電線路的功率損失(1)遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸電線有電阻，電流的熱效應(yīng)引起功率損失，損失的電功率ΔP＝I2r.(2)若輸電線上損失的電壓為ΔU，則功率損失還可以表示為ΔP＝eq\f(ΔU2,r)，ΔP＝ΔU·I.3．減小電壓、功率損失的方法(1)減小輸電線的電阻由R＝ρeq\f(l,S)可知，距離l一定時(shí)，使用電阻率小的材料，增大導(dǎo)體橫截面積可減小電阻．(2)減小輸電電流I根據(jù)I＝eq\f(P,U)，在輸送功率P一定，輸電線電阻r一定的條件下，輸電電壓提高到原來(lái)的n倍，輸送電流可減為原來(lái)的eq\f(1,n)，輸電線上的功率損耗將降為原來(lái)的eq\f(1,n2).【典型例題1】浙福線的投運(yùn)讓福建電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了從500千伏超高壓到1000千伏特高壓的跨越，福建從此進(jìn)入“特高壓”時(shí)代。在輸送功率不變、不考慮其它因素影響的情況下，采用“特高壓”輸電后，輸電線上的電壓損失減少到“超高壓”的（）A．10% B．25% C．50% D．75%【典型例題2】我國(guó)在高壓輸電方面具有國(guó)際領(lǐng)先水平，早在2011年我國(guó)就正式投產(chǎn)了世界首條商業(yè)運(yùn)營(yíng)的特高壓交流輸電工程——“1000kV晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程”。假設(shè)某地原來(lái)采用200kV的高壓輸電，輸電線損耗功率為P，后改用800kV的特高壓輸電，輸電功率不變，則輸電線損耗功率為（

）A． B． C．4P D．16P【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的．可是我們?cè)谕砩掀甙它c(diǎn)鐘用電高峰時(shí)開(kāi)燈，電燈比深夜時(shí)要顯得暗些．這是因?yàn)橛秒姼叻鍟r(shí)(

)A．總電阻比深夜時(shí)大，供電線路上的電流小，每盞燈兩端的電壓較低B．總電阻比深夜時(shí)大，供電線路上的電流小，通過(guò)每盞燈的電流較小C．總電阻比深夜時(shí)小，供電線路上的電流大，輸電線上損失的電壓較大D．供電線路上的電流恒定，但開(kāi)的燈比深夜時(shí)多，通過(guò)每盞燈的電流小【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】特高壓交流輸電是指100kV及以上的交流輸電，具有輸電容量大、距離遠(yuǎn)、損耗低等突出優(yōu)勢(shì)。遠(yuǎn)距離輸送功率恒定的交流電時(shí)，若輸送電壓由原來(lái)的50kV提高到200kV的特高壓，下列說(shuō)法正確的是（）A．若輸電線不變，輸電線上的電流增大為原來(lái)的4倍B．若輸電線不變，輸電線上損失的電壓降低為原來(lái)的C．若輸電線不變，相同時(shí)間內(nèi)，輸電線上損失的電能降低為原來(lái)的D．使用材料、粗細(xì)相同的輸電線時(shí)，若使輸電線上損失的功率不變，傳輸距離可提升到原來(lái)的4倍【題型二】遠(yuǎn)距離高壓輸電過(guò)程的分析與計(jì)算解決遠(yuǎn)距離高壓輸電問(wèn)題的基本方法1．首先應(yīng)畫出遠(yuǎn)距離輸電的電路圖(如圖)，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應(yīng)位置．2．理清三個(gè)回路：回路1：P1＝U1I1回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R線＋P3，I2＝I3回路3：P4＝U4I4.3．常用關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4.(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝ΔU＋U3，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4).(3)電流關(guān)系：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝I線＝I3，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3).(4)輸電電流：I線＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(ΔU,R線).(5)輸電線上損耗的電功率：ΔP＝P2－P3＝I線2R線＝eq\f(ΔU2,R線)＝ΔU·I線．(6)輸電線上的電壓損失：ΔU＝I線R線＝U2－U3.(7)輸電效率η＝eq\f(P3,P2)×100%.【典型例題3】如圖為大唐發(fā)電廠供電流程的簡(jiǎn)化圖，理想升壓變壓器將發(fā)電廠的輸出電壓升壓為，理想降壓變壓器再把電壓降至，為用戶設(shè)備供電，發(fā)電廠的輸出電流為，升壓變壓器輸出電流為，降壓變壓器輸入電流為，此時(shí)用戶設(shè)備的輸入電流為。若變壓器的匝數(shù)，輸送過(guò)程中存在電能損耗，將輸送電線的電阻等效為，則下列正確的是（

）A． B．C． D．【典型例題4】風(fēng)能是一種清潔無(wú)公害可再生能源，風(fēng)力發(fā)電非常環(huán)保，且風(fēng)能蘊(yùn)量巨大。如圖所示為某風(fēng)力發(fā)電廠向一學(xué)校供電的線路圖，已知發(fā)電廠的輸出功率為8kW，輸出電壓為400V，用戶端電壓為220V，輸電線總電阻R=20Ω，升壓變壓器原，副線圈匝數(shù)比n1：n2=1∶10，變壓器均為理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是（）A．輸電線上損耗的功率為40W B．用戶端的電流為36AC．降壓變壓器的匝數(shù)比n3：n4=22∶1 D．若用戶端的用電器變多，則輸電線上損失的功率會(huì)減小【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】如圖為某實(shí)驗(yàn)小組模擬遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)驗(yàn)電路圖，已知兩理想變壓器的匝數(shù)，定值電阻、、、的阻值，A1，A2為理想交流電流表，當(dāng)a、b端接入低壓交流電源時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（

）A．A1的示數(shù)大于A2的示數(shù)B．的功率小于的功率C．兩端的電壓大于兩端的電壓D．兩端的電壓大于兩端的電壓【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】“西電東送”的國(guó)家重大工程。如圖為某水電站遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，發(fā)電廠的輸出功率為P，發(fā)電廠輸出的電壓為U。通過(guò)升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸送電壓為kU，輸電線的總電阻為R，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U。下列說(shuō)法正確的是（）A．輸電線上的電流為B．輸電線上損失電壓為C．降壓變壓器的輸出功率為D．降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為00501強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為，用戶得到的電功率為，用戶得到的電壓是，輸電線的電阻為，輸電線路如圖所示。若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的，變壓器均視為理想變壓器，已知降壓變壓器副線圈的匝數(shù)為110匝，則下列說(shuō)法正確的是（）A．通過(guò)輸電線的電流為 B．風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為C．升壓變壓器副線圈的匝數(shù)是原線圈的匝數(shù)的7倍 D．降壓變壓器原線圈的匝數(shù)為3525匝2．2020年9月，中國(guó)發(fā)布“雙碳戰(zhàn)略”，計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。碳排放問(wèn)題的治本之策是轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式，加快推進(jìn)清潔替代和電能替代，一座小型水電站向山下村鎮(zhèn)供電的示意圖如圖所示，升壓變壓器T1與降壓變壓器T2都是理想變壓器。已知發(fā)電機(jī)輸出電壓U1250V，兩個(gè)變壓器的匝數(shù)比，，輸電線電阻R20，輸電線上損失的功率為32kW。則下列說(shuō)法正確的（

）

A．輸電線上損失的電壓為25000VB．用戶得到的電壓為200VC．發(fā)電機(jī)輸出功率P1000kWD．深夜，用戶的用電器減少時(shí)輸電線上損失的功率將變大3．如圖所示，為某小型發(fā)電站的輸電示意圖。發(fā)電站的輸出功率為，經(jīng)升壓變壓器升壓后，輸出電壓為，發(fā)電站到用戶的輸電線總電阻為，經(jīng)過(guò)降壓變壓器給一居民小區(qū)供電。已知變壓器均為理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是（）

A．輸電線路中的電流為B．用戶獲得的功率為C．若發(fā)電站的輸出電壓減半，線路損耗的電功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍D．若用戶所需電壓為，則降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4．春夏秋冬、晝夜之間，工作日與節(jié)假日，對(duì)電力需求量差異很大，會(huì)形成用電高峰和低谷之間的峰谷負(fù)荷差。如圖所示，為某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)示意圖，可以在用電低谷時(shí)段把電能儲(chǔ)存起來(lái)，高峰時(shí)段輸出，填補(bǔ)用電缺口。發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=500V，輸出功率為P1=800kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3:n4=50:1，輸電線總電阻R=62.5Ω。其余線路電阻不計(jì)，用戶端電壓U4=220V，功率為P4=44kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說(shuō)法正確的是（）

A．發(fā)電機(jī)的輸出電流為160A B．升壓變壓器的匝數(shù)比n1:n2=1:400C．輸送給儲(chǔ)能站的功率為756kW D．輸電線上損失的功率為1kW5．如圖是給用戶供電的電路示意圖，其中、表示變壓器前后兩側(cè)的輸電線的總電阻，假設(shè)用戶端為純電阻用電器，總電阻為。若變壓器視為理想變壓器，U恒定，電表視為理想電表，當(dāng)用戶使用的用電器數(shù)量增加時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）

A．用戶總電阻R變大B．電壓表示數(shù)增大C．電流表示數(shù)減小D．用電器R兩端電壓降低6．如圖所示，一發(fā)電機(jī)輸出功率為9kW，輸出電壓為500V，輸電線的總電阻為10Ω，允許線路損耗的功率為輸出功率的4%?，F(xiàn)需要220V電壓時(shí)，若不計(jì)變壓器的損耗，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為（）A．； B．；C．； D．；【素養(yǎng)提升】7．（多選）風(fēng)力發(fā)電是一種綠色環(huán)保的發(fā)電方式，我市佛岡縣近年來(lái)大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。若一風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率為、發(fā)電機(jī)的輸出電壓，經(jīng)變壓器升壓后用總電阻的輸電線向遠(yuǎn)處輸電，在用戶處的降壓變壓器輸出電壓。若升壓變壓器與降壓變壓器的匝數(shù)比滿足，則以下說(shuō)法正確的是（

）A．降壓變壓器輸出的電流B．輸電的效率為88%C．輸電線損失電壓D．升壓變壓器的匝數(shù)比為8．（多選）北京奧運(yùn)場(chǎng)館的建設(shè)體現(xiàn)了“綠色奧運(yùn)”的理念。國(guó)家體育館“鳥(niǎo)巢”隱藏著一座年發(fā)電量比較大的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，假設(shè)該發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓恒為250V，通過(guò)理想變壓器向遠(yuǎn)處輸電，如圖所示，所用輸電線的總電阻為，升壓變壓器T1原、副線圈匝數(shù)比為，下列說(shuō)法正確的是（）A．若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為，則輸電線的總電阻兩端的電壓為400VB．若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為，用戶獲得220V電壓，則降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比為C．若用戶消耗功率減少，輸電線的總電阻兩端的電壓變大D．若用戶消耗功率增加，則用戶電路兩端電壓減小9．（多選）我國(guó)能源分布很不均勻，遠(yuǎn)距離大容量輸電有著特別重要的意義。遠(yuǎn)距離高壓交流輸電的示意圖如圖所示，升壓變壓器、降壓變壓器均為理想變壓器，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n，輸電線的總電阻為r。U、I分別表示電壓表V、電流表A的示數(shù)，輸入電壓保持不變。下列說(shuō)法正確的是（）A．若僅閉合開(kāi)關(guān)S，則U減小 B．若僅閉合開(kāi)關(guān)S，則U增大C．僅增大，則U減小 D．僅增大，則U增大10．（多選）如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖。升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2，降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U3和U4。在輸電線路的起始端接入兩個(gè)互感器，兩個(gè)互感器原、副線圈的匝數(shù)比分別為10:1和1:10，各互感器和電表均為理想的，則下列說(shuō)法正確的是（）A．兩互感器均起到降壓作用B．若電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，則線路輸送電功率為220kWC．若保持發(fā)電機(jī)輸出電壓U1一定，僅將滑片Q下移，則輸電線損耗功率減少D．若發(fā)電機(jī)輸出電壓U1一定，若用戶數(shù)增加，為維持用戶電壓U4一定，可將滑片P上移11．（多選）如圖所示，某水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率，發(fā)電機(jī)的輸出電壓，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，在用戶端用降壓變壓器將電壓降為。已知輸電電流，兩條輸電線路總電阻，變壓器均視為理想變壓器，則（）

A．用戶得到電功率為 B．升壓變壓器的匝數(shù)比C．降壓變壓器的匝數(shù)比 D．發(fā)電機(jī)的輸出的電流12．（多選）遠(yuǎn)距離輸電線路圖如圖所示，升壓變壓器輸入電壓和輸入功率保持不變，輸電線電阻R保持不變。現(xiàn)進(jìn)行輸電線路電壓升級(jí)，將升壓變壓器副線圈滑片向上滑動(dòng)，同時(shí)保持用戶電壓不變，則（）A．應(yīng)將降壓變壓器副線圈滑片向上滑動(dòng)B．應(yīng)將降壓變壓器副線圈滑片向下滑動(dòng)C．輸電線損失的功率減小D．用戶的功率減小【能力培優(yōu)】13．如圖所示，用一小型交流發(fā)電機(jī)向遠(yuǎn)處用戶供電，已知發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)N=500匝，面積，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=100πrad/s，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸電時(shí)先用升壓變壓器將電壓升高，經(jīng)高壓輸電，到達(dá)用戶區(qū)再用降壓變壓器將電壓降下來(lái)后供用戶使用，兩根輸電導(dǎo)線的總電阻為R=5Ω，變壓器可視為理想變壓器，降壓變壓器原、副線