4.电能的输送
1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关，知道降低输电线上的能量损失的方法。 2.了解交变电流从发电站到用户的输电过程及简单的电网结构。 3.应用理想变压器、电路知识会对简单的远距离输电线路进行有关分析及计算。
知识点一 降低输电损耗的两个途径
情境：如图所示为我国的某高压输电线路的局部图，输电电压越高，用电的安全性要求也会越高。
问题：在输电功率及输电距离一定的情况下，根据P＝UI、P＝I2R，说明为什么要采用高压输电？
1.输送电能的基本要求
（1）可靠：保证供电线路可靠地工作，故障少。
（2）保质：保证电能的质量——电压和 稳定。
（3）经济：输电线路建造和运行的费用低， 损耗少。
2.输电线上的功率损失：P＝ ，I为输电电流，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：选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积。
（2）减小输电导线中的电流：为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压。
4.高压输电
（1）现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已采用500 kV和750 kV的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV的特高压。
（2）输电电压并不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。
（3）实际输送电能时，要综合考虑输送功率的大小、距离的远近、技术和经济等要求，选择合适的输电电压。
【易错辨析】
（1）输送到用户两端的电压U'与U、I及r之间的关系为U'＝U－Ir。（ ）
（2）由P＝可知输电电压越小，输电线上损失的电功率就越小。（ ）
（3）输电的电压越高越好。（ ）
（4）通过技术改造，用户得到的电能与发电厂输出的电能可能相等。（ ）
1.输电线上的电压损失ΔU
输电线上的电压损失ΔU是输电线路始端电压U与输电线路末端电压U'的差值，ΔU＝U－U'＝IR线＝R线。
2.输电线上的功率损失ΔP
（1）原因：输电线有电阻R线，电流I流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。
（2）三种计算方式：①ΔP＝I2R线；②ΔP＝ΔUI；③ΔP＝。
3.减少电压损失和功率损失的方法
（1）减小输电线的电阻R线：根据R线＝ρ知，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但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。
（2）减小输电电流I：根据I＝可知，在输送功率P与输电线电阻R线一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减小为原来的，输电线上的功率损失将降为原来的，电压损失降为原来的。
【例1】 某变电站用220 V的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20％，现改变输电电压或输电线电阻，使导线上损失的功率为输送功率的5％。
（1）若输电线的电阻不变，输电电压应变为多少？
（2）若输电电压不变，输电线的电阻应变为原来的多少倍？
尝试解答
易错提醒
功率损失和电压损失的三点提醒
（1）输电电压是指加在高压输电线起始端的电压U，损失电压是指输电线路上的电压降ΔU＝I输R线。
（2）输送功率指电源向输电线提供的总功率，损失功率是输电线上的发热功率（不考虑其他因素）。
（3）输电线上的电流由I输＝计算，注意I输≠。
〔多选〕（人教版选择性必修第二册P67·T2改编）某发电站输出电功率为P，输电线的总电阻为R，则下列关于输电线上的电压损失和功率损失说法正确的是（ ）
A.若输电电压为U，则U损＝
B.若输电电压为U，则P损＝
C.若输电电流为I，则U损＝
D.若输电电流为I，则P损＝I2R
知识点二 电网供电
情境：图甲为我国美丽的三峡大坝一景，三峡电站的年设计发电量882亿kWh；图乙为某火力发电厂（或水电站）发出的电能输送到用户的基本供电简图。
问题：（1）与发电厂连接的变压器是升压变压器还是降压变压器？
（2）与用户连接的变压器是升压变压器还是降压变压器？
（3）输电线路部分是高压还是低压线路？
1.远距离输电的基本原理
在发电站内用 变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过 变压器降到所需的电压。
2.电网
通过网状的 、 ，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络。
3.电网输电的优点
（1）降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。
（2）减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。
（3）合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。
【易错辨析】
（1）由于输电导线有电阻，电能的输送过程中有一部分电能转化为电热。（ ）
（2）使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于或低于发电机输出的电压。（ ）
（3）远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压一定相等。（ ）
解决电网供电问题的两个关键
1.熟悉电网供电的原理示意图
2.理清电网供电的基本关系
（1）电压关系：＝，U2＝U线＋U3，＝。
（2）电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝。
（3）功率关系：P1＝P2，P2＝P损＋P3，P3＝P4。
（4）输电电流：I线＝＝＝＝。
（5）电压损失：U线＝U2－U3＝I线R线。
（6）功率损失：P损＝P2－P3＝R线＝＝U线I线。
【例2】 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 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，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器的原、副线圈匝数比；
（2）输电线路导线电阻R；
（3）降压变压器的原、副线圈匝数比。
尝试解答
1.（2025·江西九江期末）如图所示为某发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为10 kW，输出电压为500 V，用户端电压为220 V，输电线总电阻R＝100 Ω，升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶20，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A.升压变压器原线圈的电流为1 A
B.输电线上损耗的功率为1 000 W
C.用户端的电流为45 A
D.降压变压器的匝数比n3∶n4＝500∶11
2.〔多选〕某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则（ ）
A.＞
B.＜
C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
直流输电
1.交流输电的局限性：随着电力系统的扩大，交流输电遇到了一些技术困难。
（1）现代的供电系统是把许多电站连成一个电网，要使电网内的许多发电机同步运行，技术上有一定困难。
（2）远距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响也不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失。
2.直流输电的优势：在远距离输电这个环节使用直流，可以减少感抗和容抗引起的电能损失。
3.直流输电的模式
（1）原理：由于发电机产生的仍是交流，用户使用的也主要是交流。为此，在送电端有专用的“整流”设备将交流变换为直流，在用户端也有专用的“逆变”设备再将直流变换为交流。
（2）直流输电模式：如图所示。
（3）应用：目前我国的新疆昌吉至安徽古泉新建了±1 100 kV特高压直流输电工程。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。直流特高压输电技术已成为我国“西电东送”战略的技术基础。
【典例】 我国已投产运行的1 100 kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程和数据可简化为如图所示，若直流线路的输电线总电阻为10 Ω，变压与整流等造成的能量损失均不计，直流和交流逆变时有效值不发生改变。当输送功率为4.4×109 W时，下列说法正确的是（ ）
A.直流输电线上的电流为8×103 A
B.降压变压器的原副线圈匝数比大于2∶1
C.直流输电线上损失的功率为1.6×107 W，损失的电压为40 kV
D.若保持输送电功率不变，改用550 kV输电，直流输电线上损失的功率为6.4×108 W
尝试解答
提示：完成课后作业 第三章 4.
3 / 54.电能的输送
学习目标
1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关，知道降低输电线上的能量损失的方法。 2.了解交变电流从发电站到用户的输电过程及简单的电网结构。 3.应用理想变压器、电路知识会对简单的远距离输电线路进行有关分析及计算。
知识点一 降低输电损耗的两个途径
情境：如图所示为我国的某高压输电线路的局部图，输电电压越高，用电的安全性要求也会越高。
问题：在输电功率及输电距离一定的情况下，根据P＝UI、P＝I2R，说明为什么要采用高压输电？
提示：在输电功率及输电距离一定的情况下，根据P＝UI可知提高输电电压，可减小输电电流，再由P＝I2R可知可以减少输电线上的电能损失。
1.输送电能的基本要求
（1）可靠：保证供电线路可靠地工作，故障少。
（2）保质：保证电能的质量——电压和 频率 稳定。
（3）经济：输电线路建造和运行的费用低， 电能 损耗少。
2.输电线上的功率损失：P＝ I2r ，I为输电电流，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：选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积。
（2）减小输电导线中的电流：为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压。
4.高压输电
（1）现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已采用500 kV和750 kV的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV的特高压。
（2）输电电压并不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。
（3）实际输送电能时，要综合考虑输送功率的大小、距离的远近、技术和经济等要求，选择合适的输电电压。
【易错辨析】
（1）输送到用户两端的电压U'与U、I及r之间的关系为U'＝U－Ir。（ √ ）
（2）由P＝可知输电电压越小，输电线上损失的电功率就越小。（ × ）
（3）输电的电压越高越好。（ × ）
（4）通过技术改造，用户得到的电能与发电厂输出的电能可能相等。（ × ）
1.输电线上的电压损失ΔU
输电线上的电压损失ΔU是输电线路始端电压U与输电线路末端电压U'的差值，ΔU＝U－U'＝IR线＝R线。
2.输电线上的功率损失ΔP
（1）原因：输电线有电阻R线，电流I流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。
（2）三种计算方式：①ΔP＝I2R线；②ΔP＝ΔUI；③ΔP＝。
3.减少电压损失和功率损失的方法
（1）减小输电线的电阻R线：根据R线＝ρ知，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但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。
（2）减小输电电流I：根据I＝可知，在输送功率P与输电线电阻R线一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减小为原来的，输电线上的功率损失将降为原来的，电压损失降为原来的。
【例1】 某变电站用220 V的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20％，现改变输电电压或输电线电阻，使导线上损失的功率为输送功率的5％。
（1）若输电线的电阻不变，输电电压应变为多少？
（2）若输电电压不变，输电线的电阻应变为原来的多少倍？
答案：（1）440 V （2）
解析：（1）设输送功率为P，输电电压U1＝220 V时，损失功率ΔP1＝20％P
又因为ΔP1＝R线，I1＝
解得ΔP1＝ R线
现要求ΔP2＝5％P，同理ΔP2＝ R线
因此可得＝＝
所以U2＝2U1＝440 V。
（2）由ΔP＝I2R线可知
＝＝＝
输电线的电阻应变为原来的。
易错提醒
功率损失和电压损失的三点提醒
（1）输电电压是指加在高压输电线起始端的电压U，损失电压是指输电线路上的电压降ΔU＝I输R线。
（2）输送功率指电源向输电线提供的总功率，损失功率是输电线上的发热功率（不考虑其他因素）。
（3）输电线上的电流由I输＝计算，注意I输≠。
〔多选〕（人教版选择性必修第二册P67·T2改编）某发电站输出电功率为P，输电线的总电阻为R，则下列关于输电线上的电压损失和功率损失说法正确的是（ ）
A.若输电电压为U，则U损＝
B.若输电电压为U，则P损＝
C.若输电电流为I，则U损＝
D.若输电电流为I，则P损＝I2R
解析：AD 若输电电压为U，则流过输电线的电流为I1＝，输电线上的电压损失U损＝I1R＝，输电线上的功率损失P损＝R＝，A正确，B错误；若输电电流为I，则输电线上的电压损失U损＝IR，输电线上的功率损失P损＝I2R，C错误，D正确。
知识点二 电网供电
情境：图甲为我国美丽的三峡大坝一景，三峡电站的年设计发电量882亿kWh；图乙为某火力发电厂（或水电站）发出的电能输送到用户的基本供电简图。
问题：（1）与发电厂连接的变压器是升压变压器还是降压变压器？
（2）与用户连接的变压器是升压变压器还是降压变压器？
（3）输电线路部分是高压还是低压线路？
提示：（1）与发电厂连接的变压器是升压变压器。
（2）与用户连接的变压器是降压变压器。
（3）输电线路部分是高压线路。
1.远距离输电的基本原理
在发电站内用 升压 变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过 降压 变压器降到所需的电压。
2.电网
通过网状的 输电线 、 变电站 ，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络。
3.电网输电的优点
（1）降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。
（2）减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。
（3）合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。
【易错辨析】
（1）由于输电导线有电阻，电能的输送过程中有一部分电能转化为电热。（ √ ）
（2）使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于或低于发电机输出的电压。（ √ ）
（3）远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压一定相等。（ × ）
解决电网供电问题的两个关键
1.熟悉电网供电的原理示意图
2.理清电网供电的基本关系
（1）电压关系：＝，U2＝U线＋U3，＝。
（2）电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝。
（3）功率关系：P1＝P2，P2＝P损＋P3，P3＝P4。
（4）输电电流：I线＝＝＝＝。
（5）电压损失：U线＝U2－U3＝I线R线。
（6）功率损失：P损＝P2－P3＝R线＝＝U线I线。
【例2】 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 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，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器的原、副线圈匝数比；
（2）输电线路导线电阻R；
（3）降压变压器的原、副线圈匝数比。
答案：（1） （2）20 Ω （3）
解析：（1）升压变压器的原、副线圈匝数比＝＝＝。
（2）已知输电功率为10 kW，而用户得到的功率为9.5 kW，所以损失的功率为0.5 kW
而输电电流取决于输电电压及输电功率，则有I2＝
所以R＝＝＝ Ω＝20 Ω。
（3）降压变压器原线圈上的电压
U3＝U2－I2R＝U2－R＝V＝1 900 V
所以降压变压器的原、副线圈匝数比＝＝。
1.（2025·江西九江期末）如图所示为某发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为10 kW，输出电压为500 V，用户端电压为220 V，输电线总电阻R＝100 Ω，升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶20，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A.升压变压器原线圈的电流为1 A
B.输电线上损耗的功率为1 000 W
C.用户端的电流为45 A
D.降压变压器的匝数比n3∶n4＝500∶11
解析：C 升压变压器原线圈的电流为I1＝＝20 A，根据＝可得，输电线电流为I2＝×20 A＝1 A，输电线上损耗的功率为P损＝R线＝100 W，故A、B错误；用户端获得的电功率为P4＝10×103 W－100 W＝I4U4，把U4＝220 V代入，解得用户端的电流为I4＝45 A，故C正确；降压变压器的匝数比为＝＝，故D错误。
2.〔多选〕某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则（ ）
A.＞
B.＜
C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
解析：AD 由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率。P出－P损＝P入，故D正确；＝，＝，因为U1＝200 V＜U4＝220 V，U2＞U3＝U2－U线，故＞，故B、C错误，A正确。
直流输电
1.交流输电的局限性：随着电力系统的扩大，交流输电遇到了一些技术困难。
（1）现代的供电系统是把许多电站连成一个电网，要使电网内的许多发电机同步运行，技术上有一定困难。
（2）远距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响也不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失。
2.直流输电的优势：在远距离输电这个环节使用直流，可以减少感抗和容抗引起的电能损失。
3.直流输电的模式
（1）原理：由于发电机产生的仍是交流，用户使用的也主要是交流。为此，在送电端有专用的“整流”设备将交流变换为直流，在用户端也有专用的“逆变”设备再将直流变换为交流。
（2）直流输电模式：如图所示。
（3）应用：目前我国的新疆昌吉至安徽古泉新建了±1 100 kV特高压直流输电工程。这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。直流特高压输电技术已成为我国“西电东送”战略的技术基础。
【典例】 我国已投产运行的1 100 kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程和数据可简化为如图所示，若直流线路的输电线总电阻为10 Ω，变压与整流等造成的能量损失均不计，直流和交流逆变时有效值不发生改变。当输送功率为4.4×109 W时，下列说法正确的是（ ）
A.直流输电线上的电流为8×103 A
B.降压变压器的原副线圈匝数比大于2∶1
C.直流输电线上损失的功率为1.6×107 W，损失的电压为40 kV
D.若保持输送电功率不变，改用550 kV输电，直流输电线上损失的功率为6.4×108 W
答案：D
解析：直流输电线上的电流I＝＝ A＝4×103 A，故A错误；降压变压器的输入电压U2＝U－IR＝1 100×103 V－4×103×10 V＝10.96×105 V，则降压变压器的原副线圈匝数比＝＝＜，故B错误；直流输电线上损失的功率为ΔP＝I2R＝×10 W＝1.6×108 W，损失的电压ΔU＝IR＝4×103×10 V＝4×104 V＝40 kV，故C错误；若保持输送电功率不变，改用550 kV输电，直流输电线的电流I0＝＝ A＝8×104 A，则直流输电线上损失的功率为ΔP0＝R＝×10 W＝6.4×108 W，故D正确。
1.（降低输电损耗的两个途径）为了尽可能减少输电线上的能量损耗。下列方法可行的是（ ）
A.提高输送电压
B.将铝线换成银线
C.适当减小输电线的横截面积
D.缩短输电线长度
解析：A 由P＝UI可知，用户功率不变，增大输送电压可使输电线路电流减小，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流减小可以减少输电线上的能量损耗，A正确；将铝线换成银线虽然比铝的电阻小，但银不稳定，易折损，造价成本高等缺点不适用于当输电线，B错误；适当增大输电线的横截面积，可使电阻减小，结合A中分析，可以减少输电线上的能量损耗，C错误；缩短输电线长度，虽能使电阻减小，但每条输电线路都是经过规划的，不能随意更改，D错误。
2.（输电损耗的计算）〔多选〕我国的白鹤滩水电站首批初装机容量1 600万千瓦已经正式并网发电，在传输电能总功率不变情况下，从原先150 kV高压输电升级为1 350 kV特高压输电，则下列说法正确的是（ ）
A.若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的
B.若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的
C.若输电线不变，则输电线上损失功率变为原来的
D.如果损失功率不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原来的9倍
解析：AC 在输电功率不变的情况下，输电电压从150 kV高压输电升级为1 350 kV，即输电电压变为原来的9倍，由电功率公式P＝UI可知，输电电流变为原来的，故A正确；输电线不变的情况下，由部分电路欧姆定律ΔU＝IR可知，输电线上损失的电压变为原来的，故B错误；由电功率公式ΔP＝I2R可知，输电线上损失的功率变为原来的，故C正确；如果损失的功率不变，由电功率公式ΔP＝I2R可知，输电线的电阻变为原来的81倍，由电阻定律R＝ρ可知，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原来的，相同材料、粗细的输电线传输距离是原来的81倍，故D错误。
3.（电网供电）远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（ ）
A.2r B.2r
C.4r D.4r
解析：C 电压有效值为U1＝，根据理想变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系，有＝，升压变压器T副线圈中的电流I2＝，输电线上损失的电功率ΔP＝·2r，解得ΔP＝4r，故C正确。
4.（电网供电）风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示，风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4％，试求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）用户得到的电功率是多少。
答案：（1）1∶20 240∶11 （2）96 kW
解析：（1）输电线损失的功率
P损＝P×4％＝100 kW×4％＝4 kW
通过输电线的电流I2＝＝ A＝20 A
升压变压器的输出电压
U2＝＝ V＝5×103 V
升压变压器原、副线圈的匝数比
＝＝＝
电压损失U损＝I2R线＝20×10 V＝200 V
降压变压器原线圈两端的电压
U3＝U2－U损＝4 800 V
降压变压器原、副线圈匝数比
＝＝＝。
（2）用户得到的电功率，即降压变压器的输出功率为
P用＝P－P损＝P（1－4％）＝100×96％ kW＝96 kW。
知识点一 降低输电损耗的两个途径
1.在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是（ ）
A.使输电线粗一些 B.减小输电线长度
C.减少通电时间 D.采用高压输电
解析：D 从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流，故选D。
2.〔多选〕远距离输送交变电流都采用高压输电，我国正在研究用远高于330 kV的电压进行输电，采用高压输电的优点是（ ）
A.可提高输电效率 B.可根据需要调节交变电流的频率
C.可减少输电线上的电功率损失 D.可加快输电的速度
解析：AC η＝×100％＝×100％，采用高压输电时，由P＝UI知输电电流减小，由P损＝I2r知P损减小，故η增大；若输电线的材料确定，电流减小，则可以减少输电线上的能量损耗，故选项A、C正确；交变电流的频率是固定的，不能调节；输电的速度与输电电压无关，故选项B、D错误。
3.特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。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'，到达B处时电压下降了ΔU'。不考虑其他因素的影响，则（ ）
A.ΔP'＝ΔP B.ΔP'＝ΔP
C.ΔU'＝ΔU D.ΔU'＝ΔU
解析：A 由输电电流I＝知，输送的电功率不变，输电电压加倍，输电电流变为原来的，损耗的电功率ΔP＝I2r，损耗的电功率变为原来的，即ΔP'＝ΔP；输电线上损失的电压为ΔU＝Ir，即输电电压加倍，损失的电压变为原来的，即ΔU'＝ΔU，故A正确，B、C、D错误。
知识点二 电网供电
4.如图所示是远距离输电的示意图，下列说法正确的是（ ）
A.a是升压变压器，b是降压变压器 B.a是降压变压器，b是升压变压器
C.a的输出电压等于b的输入电压 D.a的输出电压等于输电线上损失的电压
解析：A 远距离输电先升压，后降压，A正确，B错误；由于输电线上有电压损失，故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损失的电压之和，C、D错误。
5.远距离高压输电的示意图如图所示，关于远距离输电，下列表述错误的是（ ）
A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损耗
B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损耗越小
D.高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
解析：C 输电线损失的功率P损＝I2R线，减小I或R线均可减小输电线损失的功率，增大导线的横截面积可减小R线，故A、B正确；由I＝知，当电压一定时，输送功率越大，则电流越大，P损越大，故C错误；输电过程不一定是电压越高越好，故D正确。
6.（2025·湖北黄冈期末）某小型水电站交流发电机的输出电压为400 V，先经升压变压器将电压升高，经总阻值为R＝2 Ω的输电线向远端用户输电，用户端用降压变压器将电压降到220 V供用户使用。若用户的用电功率为19.8 kW，输电线R上损耗的功率为0.2 kW，已知变压器均为理想变压器，其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A.通过输电线R的电流I2＝20 A B.降压变压器的输入电压U3＝2 000 V
C.升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶5 D.降压变压器原、副线圈匝数比n3∶n4＝10∶1
解析：C 通过输电线R的电流I2＝＝10 A，故A错误；用户的用电功率为19.8 kW，用户端电流I4＝＝90 A，降压变压器原、副线圈匝数比n3∶n4＝I4∶I2＝9∶1，所以降压变压器的输入电压U3＝U4＝1 980 V，故B、D错误；升压变压器输出电压U2＝U3＋I2R＝2 000 V，升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝1∶5，故C正确。
7.某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 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2×105 A
B.输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV
C.输电线上损失的电功率为ΔP＝，U为输电电压，r为输电线的电阻
D.输电线上损失的电功率为9×107 kW
解析：B 由P＝UI可得，用500 kV电压输电时，输电线上输送的电流I＝＝ A＝6×103 A，故A错误；由ΔU＝Ir可得，输电线上损失的电压ΔU＝6×103×2.5 V＝15×103 V＝15 kV，故B正确；输电线上损失的电功率为ΔP＝，ΔU为输电线上损失的电压，故C错误；输电线上损失的电功率ΔP＝I2r＝（6×103）2×2.5 W＝9×107 W，故D错误。
8.〔多选〕（2025·云南曲靖期中）某同学用下图研究远距离输电，图中升压变压器和降压变压器均是理想变压器。若发电厂输出电压不变，当开关S由接2改为接1时，通过调节变阻箱R2接入电路的阻值（R2可视为用户）使发电厂输出功率也不变，则（ ）
A.电压表读数变大 B.电流表读数变大
C.用户得到的功率减小 D.输电线损失的功率减小
解析：AD 当开关S由接2改为接1时，可知升压变压器副线圈匝数增加，根据＝可知升压变压器副线圈输出电压U2增大，通过调节变阻箱R2接入电路的阻值使发电厂输出功率也不变，则有P出＝U1I1＝U2I2，可知升压变压器副线圈输出电流I2减小，则电流表读数变小，通过R1的电流减小，则输电线损失的功率减小，故B错误，D正确；根据U2＝I2R1＋U3可知降压变压器原线圈的输入电压U3变大，根据＝可知降压变压器副线圈输出电压U4增大，则电压表读数变大；根据P出＝P损＋P用可知由于发电厂输出功率不变，损失消耗功率减小，则用户得到的功率增大，故A正确，C错误。
9.〔多选〕（2025·山东潍坊月考）城市用电通常分为高峰和低谷，某发电站为了保证功率稳定，采用了储能站在用电低谷时将多余电能储存起来。如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率为500 kW。降压变压器的原、副线圈匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，低谷耗电功率为88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A.用电高峰时用户端消耗的功率为500 kW
B.用电低谷时，输电线上损失的功率为4 kW
C.用电低谷时，储能站储存电能的功率为408 kW
D.用电低谷时，升压变压器的匝数比为n1：n2＝1∶46
解析：BD 发电机输出功率为500 kW，储能站在用电高峰不工作，由于输电线上有能量（功率）损失，用户端得到的实际功率小于500 kW，故A错误；用电低谷时，用户端得到88 kW的功率，则有U3I3＝U4I4＝220 V×I4＝88 kW，根据变压器变压规律有＝，解得U3＝11 000 V，I3＝8 A，则输电线上损失的功率为P损＝R＝4 kW，故B正确；根据能量守恒定律可知用电低谷时，储能站获得的功率为500 kW－4 kW－88 kW＝408 kW，但考虑到能量转化过程的损失，可知储能站储能功率小于408 kW，故C错误；结合上述分析有U2＝I3R＋U3＝11 500 V，则n1∶n2＝U1∶U2＝250∶11 500＝1∶46，故D正确。
10.（2025·河北石家庄期末）我国在超导物理的研究中处于世界领先水平，由于超导体电阻为零，如果能够实现常温超导，用超导体代替常规导线输电将会节约大量的电能。如图是远距离输电示意图，已知发电机的输出功率为300 kW，发电机输出电压为300 V，用户电压220 V，升压变压器匝数比n1∶n2＝1∶100，输电导线总电阻为20 Ω。变压器可视为理想变压器。求：
（1）若用超导体代替常规导线，可以节省的功率是多少；
（2）降压变压器匝数比n3∶n4。
答案：（1）2 000 W （2）
解析：（1）根据题意可知，由于超导体的电阻为0，则用超导体代替常规导线，可以节省的功率等于用常规导线时损失的功率，设升压变压器的输出电压为U2，升压变压器副线圈电流为I2，则根据原、副线圈匝数与电压之间的关系有＝，输电电流I2＝，则损失的功率为ΔP＝R，代入数据解得I2＝10 A，ΔP＝2 000 W
即用超导体代替常规导线，可以节省的功率为2 000 W。
（2）输电线路损失的电压为ΔU＝I2R，设降压变压器的输入电压为U3，则有U3＝U2－ΔU
根据原、副线圈匝数与电压之间的关系有＝，解得＝。
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