第七节 远距离输电
1．远距离输电的基本原理：在发电站内用________变压器________电压，然后进行远距离输电，在用电区域通过________变压器________所需的电压．
2．输电线上的功率损失P＝________，降低输电损耗的两个途径为：
______________________，________________________.
3．现代的直流输电，只有________这个环节使用高压直流，________、________及____________仍然是交变电流．发电机发出的交变电流经变压器升压后，由换流设备将________变为________，高压的直流经远距离传输后，再由换流设备将________换为__________，然后，配电所的变压器再将高压交变电流________成适合用户的电压、电流，送达用户．
4．(双选)下列关于电能输送的说法中正确的是( )
A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
B．减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电
C．减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积
D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等
5．输电导线的电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( )
A．U1∶U2B．U∶U
C．U∶UD．U2∶U1
6．如图1所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述错误的是( )
图1
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失
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失越小
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
【概念规律练】
知识点一 线路损耗问题
1．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校输入电压为U2，下列计算输电线损耗的式子中，不正确的是( )
A．B．
C．I2RD．I(U1－U2)
2．(双选)某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是( )
A．输电线上的电流I＝
B．输电线上的电流I＝
C．输电线上损失的功率P＝()2R
D．输电线上损失的功率P＝
知识点二 远距离输电线路中各物理量的关系
3．一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V,60W)．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的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则下列说法错误的是( )
A．T1原、副线圈电流分别为103A和20A
B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220V
C．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1
D．有6×104盏灯泡(220V,60W)正常发光
4．(双选)某小型水电站的电能输送示意图如图2所示，发电机的输出电压为200V，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220V的用电器正常工作，则( )
图2
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
【方法技巧练】
关于远距离输电问题的解题技巧
5．发电机的端电压220V，输出电功率44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户；则
(1)画出全过程的线路示意图；
(2)求用户得到的电压和功率；
(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率．
6．(双选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，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，则下列关系式正确的是( )
A．P′＝
B．P′＝
C．P用＝P－
D．P用＝P(1－)
1．(双选)远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是( )
A．可节省输电线的材料
B．可根据需要调节交流电的频率
C．可减小输电线上的能量损失
D．可加快输电的速度
2．(双选)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．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
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平方成反比
D．输电线路上损失的功率跟输电线上电流成正比
3．某用电器离供电电源的距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为ρ，该输电线的横截面积最小值是( )
A.B.C.D.
4．在远距离输电时，若输送的功率不变，使输出电压升高为原来的n倍，则输电线路上因电阻而产生的电能损失将变为原来的( )
A．n2倍B．n倍 C.D.
5．(双选)在如图3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( )
图3
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
6．(双选)某农村水力发电站的发电机输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．降低电压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( )
A．升压变压器的副线圈的电压变大
B．高压输电线路的电压损失变大
C．降压变压器的副线圈上的电压变大
D．降压变压器的副线圈上的电压变小
7．(双选)某发电站用11kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到220kV送电，下面哪个选项正确( )
A．因I＝，所以输电线上的电流增为原来的20倍
B．因I＝，所以输电线上的电流减为原来的
C．因P＝，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍
D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案
8.有一座小型水电站，输出的电功率是25kW，输出电压为400V．若输电导线的总电阻为1Ω，求输电线上损失的电功率和用户得到的功率分别是________，________.
9．水电站给远处山村送电的输出功率100kW，用2000V的电压输电，线路上损失的功率是2.5×104W，如果用20000V的高压输电，线路上损失的功率为________W.
10．对某一输电线路，线路架设情况已确定，现要求输送一定的电功率P，若输电线上损失的功率占输送功率P的百分比用η表示，输电线路总电阻用r表示，输电电压用U表示，则η、P、U、r间满足什么关系？从中你能得出什么结论？
11．某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处用户供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失．
12．有一台内阻为1Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图4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R＝4Ω，全校共22个班，每班有“220 V,40 W”的电灯6盏，若要保证电灯全部正常发光，求：
图4
(1)发电机输出功率；
(2)发电机电动势；
(3)输电效率；
(4)若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半．
第七节 远距离输电答案
课前预习练
1．升压 升高 降压 降到
2．I2R 减小输电导线的电阻 减小输电导线中的电流．
3．输电 发电 用电 升、降电压 交变电流 直流 直流 交变电流 降压
4．AD
5．C [由P＝UI，P损＝I2R可得P损＝，所以输电线上损失的功率与输送电压的平方成反比，C项正确．]
6．C [导线的横截面积越大，导线的电阻越小，电能损失就越小，A对；在输送功率一定的前提下，提高输送电压U，由I＝知，能减小电流I，从而减小发热损耗，B对；若输送电压一定，由I＝知，输送的电功率P越大，I越大，发热损耗就越多，C错；高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济性等各种因素，不是电压越高越好，D对．]
课堂探究练
1．A [输电线的损耗P损＝I2R线＝＝IU线
其中U线＝U1－U2，故B、C、D正确，A不正确．]
点评 计算功率损失常用公式P损＝IR线和P损＝，特别在利用P损＝时要注意U线是R线上的电压．
2．BC [输电线上的电流I线＝＝故A错误，B正确；输电线上的功率损失P＝IR＝()2R＝，故C正确，D错误．]
点评 由功率损失P＝()2R线知：当输送功率P输一定时减少输电线上功率损失的方法为提高输电电压或减小输电导线的电阻．
3．C [输电线上消耗的功率P线＝IR＝400kW，则I2＝＝20A，又P1＝U1I1，则I1＝＝103A，故A正确；T1的变压比＝＝，又P＝U1I1＝U2I2，得U2＝2×105V，输电线上损失电压U线＝I2R＝2×104V，则T2原线圈的输入电压U3＝U2－U线＝1.8×105V，又灯泡正常发光，T2的副线圈的电压为220V，B正确；T2的变压比＝＝，C错误；根据U3I2＝60n，解得n＝6×104，D正确．]
点评 远距离输电线路图如下
各物理量有下列关系
(1)电压关系：U发＝U1，＝，U2＝U3＋U损，＝，U4＝U用；
(2)电流关系：n1I1＝n2I2，I2＝I线＝I3，n3I3＝n4I4；
(3)功率关系：P发＝P1＝P2，P2＝P3＋P损，P3＝P4＝P用，
P损＝I2R线，P损＝2R线，P损＝IU损．
4．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＝200VU3＝
U2－U线，故>，选项A正确．]
点评 在理解电压关系时，可把输电线路理解为三个闭合回路．如下图所示
第一个回路发电机是电源，升压变压器的原线圈是用电器，若输电线电阻忽略则有U发＝U1；第二个回路升压变压器副线圈是电源，降压变压器的原线圈为用电器，则有U2＝U线＋U3；第三个回路降压变压器副线圈为电源，用户为用电器，若输电线电阻忽略则有
U4＝U用．
5．(1)见解析 (2)219.6V 4.392×104W
(3)180V 3.6×104W
解析 (1)示意图如下图所示
(2)升压变压器次级的输出电压
U2＝U1＝×220V＝2200V
据升压变压器输出电功率等于输入电功率知，升压变压器次级输出电流
I2＝＝A＝20A
输电线路上的电压损失和功率损失分别为
UR＝I2R＝20×0.2V＝4V
PR＝IR＝202×0.2W＝80W
加到降压变压器初级上的输入电流和电压为
I3＝I2＝20 A
U3＝U2－UR＝2 200 V－4 V＝2 196 V
降压变压器次级的输出电压和电流为
U4＝·U3＝×2 196 V＝219.6 V
I4＝·I3＝10×20 A＝200 A
用户得到的功率为
P4＝I4U4＝200×219.6W＝4.392×104W
(3)若不采用高压输电，用220V低压直接供电时，电路如下图所示，则输电电流I＝＝A＝200A，输电线路上的电压损失
UR′＝IR＝200×0.2V＝40V
所以用户得到的电压为
U4′＝U1－UR′＝220V－40V＝180V
用户得到的功率为P4′＝IU4′＝200×180W＝3.6×104W
方法总结 (1)求解远距离输电的关键是熟悉输电线路图，并画出示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上．
(2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系，特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系．
6．BD [输电线电阻R＝ρ，输电电流I＝，故输电线上损失的电功率为P′＝I2R＝2ρ＝，用户得到的电功率为P用＝P－P′＝P.故B、D正确．]
方法总结 在远距离输电问题中，也要时刻注意能量守恒这一线索，即发电机的总功率应等于线路上损失的热功率和用户得到的功率之和(在不考虑变压器自身的能量损失的条件下)．
课后巩固练
1．AC [远距离输电，往往输送电功率一定，根据P＝UI，输送电压U越高，则输送电流I＝越小，据P线＝I2r可知，当要求在输电线能量损耗一定的情况下，输电线电阻可略大，导线可做得细一些或选择电阻率大的材料(非铜材)；若输电线确定，即r确定，则可减小线路上的能量损耗，故A、C项正确；而交流电的频率是一定的，不随输送电压的改变而改变，输电的速度就是电磁波的传播速度，也一定，故B、D项不正确．]
2．AC [U损＝IR线，所以R线一定时，U损与I成正比，A正确．U损＝I·R线＝·R线，所以P输、R线一定时，U损与U输成反比，B错误．P损＝I2R线＝2R线，所以P输、R线一定时，P损与U输的平方成反比，C正确．P损＝I2R线，所以P损与I2成正比，D错误．]
3．B [由欧姆定律有R＝，
由电阻定律有R＝ρ，
由以上两式解得：S＝]
4．C [根据输电线上的功率损失的表达式：P损＝I2R＝()2R，电压升高为原来的n倍，则功率损失为原来的.]
5．CD [对升压(或降压)变压器而言，由变压器电压比U1∶U2＝n1∶n2知，输入电压不变，线圈匝数不变，输出电压不变，故A选项不正确；由P＝UI知，U不变，P增大，故I增大，使得输电线上的电压损耗U损＝I2R线增大，功率损耗P损＝IR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＝＝＝∝P1，所以随发电厂输出功率变大，该值变大，D正确．]
6．BD [变压器的输入功率、输入电流的大小是由负载消耗的功率大小决定的，用电高峰期，白炽灯不够亮，消耗功率增大，输电线中的电流增大，线上电压增加，B正确．发电机输出电压稳定，升压变压器的副线圈的电压不变，降压变压器的输出电压由升压变压器副线圈的电压与线上损耗电压之差决定，D正确．]
7．BD [选项A中，I是输电线中的电流，R是输电线的电阻，但是U不是输电线上损失的电压，而是总的输送电压(是输电线和负载上电压之和)，所以不能用I＝计算输电线中的电流，在运用欧姆定律时，I、R、U应该对应于同一部分导体．
因为输送的功率一定，由I＝可知，当输送的电压增为原来的20倍时，电流减为原来的，选项B正确．
选项C中，R是输电线的电阻，而U是总的输送电压，R与U又不对应，所以P＝是错误的．
输电线上损失的功率一般用P损＝I2R计算，从选项B中已经知道电流减为了原来的.若P损不变，则输电线的电阻可增为原来的400倍，根据R＝ρ，在电阻率、长度不变的条件下，那么导线的横截面积可减小为原来的，即导线的直径减为原来的，所以选项D是正确的．]
8．3.9kW 21.1kW
解析 由P＝IU，可求出输电线中的电流为I线＝＝A＝62.5A，输电线上损失的功率为P损＝IR线＝62.52×1W＝3906.25W≈3.9kW，用户得到的功率为P用＝25kW－3.9kW＝21.1kW，即输电线上损失的功率约为3.9kW，用户得到的电功率约为21.1kW
9．250
解析 线路上损失的功率P损＝I2R线，又I＝
所以P损＝2R线，代入数据，解得R线＝10Ω，当用20000V的高压输电时，P损′＝2R线＝250W.
10．见解析
解析 输电线路损失的功率P损＝ηP＝I2r
又P＝UI
联立以上两式可得：ηP＝2r，即ηU2＝Pr，当P、r确定时，有ηU2＝定值，所以要减小η，必须提高输电电压U.
11．(1)8×104V (2)3.2×103V
解析 (1)导线电阻
r＝ρ＝Ω＝25.6Ω
输电线路损失功率为输出功率的4%，则
4%P＝I2r，代入数据得：I＝125A
由理想变压器P入＝P出及P＝UI得：
输出电压U＝＝V＝8×104V
(2)输电线路上电压损失
U′＝Ir＝125×25.6V＝3.2×103V
12．(1)5424W (2)250V (3)97% (4)减少大于一半
解析 由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短，不必考虑这两部分输电导线上的功率损耗，发电机的电动势E，一部分降在电源内阻上，另一部分为发电机的路端电压U1，升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上，其余的就是降压变压器原线圈电压U3，而U4应为灯的额定电压U额．
(1)对降压变压器：P3＝P4＝U4I4＝nP灯＝22×6×40W＝5280W
而U3＝U4＝880V
所以I3＝＝A＝6A
对升压变压器：U1I1＝U2I2＝IR＋U3I3＝IR＋P3＝62×4W＋5280W＝5424W
所以，发电机的输出功率P出＝5424W
(2)因为U2＝U3＋I线R＝U3＋I3R＝880V＋6×4V＝904V
所以U1＝U2＝×904 V＝226 V
又U1I1＝U2I2
所以I1＝＝4I2＝4I3＝24 A
故E＝U1＋I1r＝226 V＋24×1 V＝250 V
(3)η＝×100%＝×100%＝97%
(4)电灯减少一半时
n′P灯＝2640W，I3＝＝A＝3A
所以P出＝n′P灯＋IR＝2640W＋32×4W＝2676W．发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率的损失减少到原来的.
学业分层测评(十二)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
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】 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．
【答案】 D
2．关于电能输送的以下分析，正确的是( )
A．由公式P＝知，输电电压越高，输电线上功率损失越少
B．由公式P＝知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少
C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大
D．由公式P＝UI知，输电导线上的功率损失与电流成正比
【解析】 输电线上损失的功率P损＝I2R线＝，U损指输电线上的分压，而不是输电电压，选项C正确．
【答案】 C
3．如图2-7-4所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．若已知甲的变压比为500∶1，乙的变流比为200∶1，并且已知电压表两端的电压为200 V，通过电流表的电流为5 A，则输电线的输送功率为( )
图2-7-4
A．1.1×102 W B．1.1×104 W
C．1.1×106 W D．1.1×108 W
【解析】 已知变压比为500∶1，电压表示数为220 V，故传输电压为U＝220×500 V＝1.1×105 V；已知变流比为200∶1，电流表示数为5 A，故传输电流为I＝5×200 A＝1 000 A；故电功率为P＝UI＝1.1×105 V×1 000 A＝1.1×108 W，故D正确．
【答案】 D
4．(多选)远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是( )
A．输电线上的电功率损失是原来的1/n
B．输电线上的电功率损失是原来的1/n2
C．输电线上的电压损失是原来的1/n
D．输电线上的电压损失是原来的n倍
【解析】 由P＝UI知，当输送的功率P一定时，电压升高为原来的n倍时，输电电流I′＝P/U′＝P/(nU)＝I；又P损＝I2R线，所以输电线上的功率损失P＝2R线＝P损，即B正确．输电线上的电压损失U＝I′R线＝IR线＝U损，C正确．
【答案】 BC
5．“西电东送”工程中，为了减少输电损耗，必须提高输电电压．从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106 kW，输电电压为1 000 kV，输电线电阻为100 Ω.若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为( )
A．105 kW B．104 kW
C．106 kW D．103 kW
【解析】 输电电流I＝，输电线路损失的电功率P损＝I2R＝2R＝1×105 kW；当改用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于P损，A正确．
【答案】 A
6．如图2-7-5所示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( )
图2-7-5
A．升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备的功率无关
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
【解析】 变压器的输入功率、输入电流的大小是由用户消耗的功率大小决定的，A、B项错误；用户的总电阻减小，根据P＝，输电电压不变，消耗的功率增大，输电线上的电流增大，再根据P损＝I2·R，因此线路损失功率增大，C项正确；升压变压器的输出电压等于在输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器输入电压，D项错误．
【答案】 C
7．(多选)高压直流输电与高压交流输电相比( )
A．高压直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗
B．高压直流输电所需的设备比高压交流输电所需的设备经济
C．高压直流输电技术简单
D．高压直流输电主要用于联系非同步运行的交流系统
【解析】 稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗，A正确；高压直流输电技术的要求高，所需的换流设备制造难价格高，B、C错误；高压直流输电主要用于联系非同步运行的交流系统，D正确．
【答案】 AD
8．远距离输电的原理图如图2-7-6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( )
图2-7-6
A.＝ B．I2＝
C．I1U1＝IR D．I1U1＝I2U2
【解析】 根据理想变压器的工作原理得I1U1＝I2U2、＝.U2不是加在R两端的电压，故I2≠，而I1U1等于R上消耗的功率IR与下一级变压器的输入功率之和，选项D正确．
【答案】 D
[能力提升]
9．(多选)在如图2-7-7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( )
图2-7-7
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
【解析】 由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A错误；在电能输出过程中有I＝，U线＝IR线，U3＝U2－U线，因P变大，I变大，所以U线变大，所以降压变压器初级电压U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B错误；由P损＝()2R线，因P变大，所以P线变大，C正确；根据＝＝，因P变大，所以比值变大，D正确．
【答案】 CD
10．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9×108 kW
D．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
【解析】 输出电功率P＝3×106 kW，输电电压U＝500 kV，则输电线上输送的电流大小为I＝＝6×103 A，所以A错；输电线上由电阻造成的损失电压U损＝Ir＝15 kV，所以B正确．输电线上损失的功率ΔP＝U损I＝r，所以D错；若改用5 kV电压输电，则输电线上的极限电流I′＝＝2 000 A，导线上最大消耗功率P′＝I′2r＝(2 000)2×2.5 W＝107 W，故C错．
【答案】 B
11．远距离输电时，输送电压为6 000 V，功率为500 kW，这时，安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kW·h，则输电效率为多大？输电导线的电阻为多少？
【解析】 由能量守恒定律可知：
η＝×100%＝1－×100%＝60%
因为P损＝P×40%，P损＝r
所以r＝ Ω＝28.8 Ω.
【答案】 60% 28.8 Ω
12．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图2-7-8所示的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：
图2-7-8
(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)画出此输电线路的示意图；
(3)用户得到的电功率是多少．
【解析】 (1)输电线损失的功率P损＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW.
输电线电流I2＝＝ A＝20 A.
升压变压器输出电压U2＝＝ V＝5×103 V.
升压变压器原、副线圈匝数比＝＝＝.
电压损失U损＝I2R线＝20×10 V＝200 V.
降压变压器原线圈端电压U3＝U2－U损＝4 800 V.
降压变压器原、副线圈匝数比＝＝.
(2)如图所示
(3)用户得到的功率P户＝P－P损＝96 kW.
【答案】 (1)1∶20 240∶11 (2)见解析图
(3)96 kW
电能的输送
一、教学目标
1．了解远距离输电的原理
2．理解U输、U线、U用、P输、P线、P用、I输、I线、I用 概念及相互关系。
二、重点、难点、疑点及解决办法
1．重点
(1)理论分析如何减少输电过程的电能损失。
(2)远距离输电的原理。
2．难点
远距离输电原理图的理解。
3．疑点
的对应关系理解
4．解决办法
通过自学、教师讲解、例题分析、实验演示来逐步突破重点、难点、疑点。
三、教具准备
可拆式变压器(2台)、 导线若干(其中两根阻值约与小电珠相等)、小电珠(2．5V、0.3A)、学生电源
四、教学步骤
1．布置学生进行课前预习，并事先给出预习过程应解决的问题
幻灯显示
①为什么要进行远距离输电？
②输电过程主要考虑什么问题？
③为什么输电过程有电能损失？
④减少电能损失有什么方法，各适用于什么情况？
在学生个别提问相互补充的基础上完整答案如下
①由于电站、电厂利用能源的特殊性，它发出的电常常要输送给距离甚远的用户。
②在输电过程中输送效率的高低成了我们的首要问题，当然是效率越高越好。
③由于输电导线有电阻，且又有电流通过，根据焦耳定律Q＝I2Rt输电过程中必有一部分电能转化为内能，显然这种损耗越小，输送的效率就越高。
④Q＝I2Rt如何减小输电时的Q．
A．t是要确保的，通过减少t来减少Q线是没有意义的。
a．缩短l由于两地距离确定、没有实际意义。
b．增大S 受经济及架设条件限制只限短距离输电采用。
c．减少ρ换用银那么也受经济条件约束，也是不现实的，效果也不明显。若正在研究的超导材料能批量生产且价格便宜，倒是可以采用。
C．减少IQ 与I2成正比因而若输送电功率一定，又因为
所以可采用提高电压来减少电流I输
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例 一小型水电站输出的电功率为20KW，输电线总电阻为5Ω如果发电机输出电压为400V，且直接进行输电，输电导线上损失的电功率为多少？
若改为2000V电压输电，则输电导线上损失电功率又为多少？
用2000V输电时，这所使用升压变压器、降压变压器的原副线圈匝数比为多少？
P线＝I12R＝2500×5W=12500W
P线=I2R2＝100×5W＝500W
教师讲解时要求学生必须画出输电示意图如下
分析U输、U线、U用、P输、P线、P用、I输、I线、I用的关系
I输=I线=I用
U输=U线+U用
P输=P线+P用
从本题的解答中你发现什么？
输电电压提高几倍？输电线上电压损失为原来几倍？输电线上损失的电 能为原来的几倍？
电压提高了5倍，输电线上损失的电压减为原来的1/5电线上的损失，电功率减为原来的1/25
强调①欧姆定律使用时必须注意物理量的对应关系。
那如何将输电电压提高呢？
变压器。
用变压器提高电压输送电能，到达目的地后，必须用降压器使电压降低，以便供给用户。
画出输送示意图下示
升压变压器输入电压用U1输出电压用U2表示，
降压变压器输入电压用U3输出电压用U4表示，
升压变压器输入电流用I1输出电流用I2表示，
降压变压器输入电流用I3输出电流用I4表示，
升压变压器的输入功率P1输出功率用P2表示，
降压变压器的输入功率P3输出功率用P4表示，
若是理想变压器则能得出这些物理量间是什么关系？
升压变压器副线圈输电导线、降压变压器组成一个回路，有以下关系
练习 某发电机的输出电压为U1，用户得到的电压为U2，输电线电阻为R，通过输电线的电流强度为I则输电导线上损失的电功率
A．I2R B．U12/R
C．(U1－U2)I/R D．(U1－U2)2/R
接下来请同学们注意观察演示实验并表达观察所得到的现象。
出示幻灯并向学生介绍电路，然后演示。
甲图中灯泡很暗几乎不亮，而乙图较亮
这说明了什么问题
说明提高输电电压后电能损失减少
从上述分析及实验演示我们知道提高输电电压是进行远距离输电切实可行的办法，下面请同学来看我们国家输电线路示意图。
挂出挂图
师生共同对照挂图，了解我国输电情况
五、总结、扩展
2．高压输电是远距离输电过程中减少电能损失的科学方法，那么P线=(P线/U线)2R
3．高压输电原理示意图
六、板书设计
远距离输电
2．远距离输电示意图
I2＝I线＝I3
U2＝U线+U3
P2＝P线+P3
