第4節(jié)　電能的輸送

1．填一填(1)輸送電能的基本要求①可靠：指保證

可靠地工作，少有故障。②保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量——電壓和

穩(wěn)定。③經(jīng)濟：指輸電線路建造和運行的費用

，電能損耗

。(2)降低輸電損耗的兩個途徑要減少輸電線路上的功率損失，由公式P損＝I2R線知，可減小輸電線電阻或減小輸電電流。供電線路頻率低少3．想一想輸電電壓與輸電線路上損失的電壓有何不同？提示：輸電線路上損失的電壓是指降落在輸電線電阻上的電壓；輸電電壓是輸電線路兩端的總電壓，它等于降落在輸電線電阻上的電壓與輸電線末端的電壓之和。1．填一填(1)遠距離輸電基本原理在發(fā)電站內(nèi)用

變壓器升壓，然后進行遠距離輸電，在用電區(qū)域通過_____變壓器降到所需的電壓。(2)電網(wǎng)通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。(3)電網(wǎng)輸電的優(yōu)點①降低一次能源的運輸成本，獲得最大經(jīng)濟效益。②減小斷電的風險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡，保障供電的質(zhì)量。③合理調(diào)度電力，使電力的供應(yīng)更加可靠，質(zhì)量更高。升壓降壓2．判一判(1)從發(fā)電廠發(fā)出的電輸送到用戶均需要采用高壓輸電。

(

)(2)使用升壓變壓器和降壓變壓器進行遠距離輸電時，用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機輸出的電壓。

(

)(3)遠距離輸電時，若升壓變壓器匝數(shù)比為1∶n，降壓變壓器匝數(shù)比為n∶1，則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等。

(

)×√×3．想一想輸電電壓越高越好嗎？提示：輸電電壓并不是越高越好。輸電電壓越高，輸電線路方面，對導(dǎo)線的絕緣要求越高，安全問題要求也越高，線路修建的費用也會越高；變壓器方面，升壓變壓器輸出的電壓越高，變壓器在絕緣、結(jié)構(gòu)方面的制作要求也相應(yīng)提高。因此，實際輸送電能時，要綜合考慮各種因素，如輸電功率的大小、距離的遠近、技術(shù)和經(jīng)濟要求等，依據(jù)不同情況選擇合適的輸電電壓。如圖所示，假定發(fā)電廠輸出的電壓為U，輸送功率為P，輸電線路中的電流是I，兩條導(dǎo)線的總電阻是r(在圖中把導(dǎo)線電阻集中畫為r)。那么：(1)用戶兩端的電壓是多大？(2)用戶得到的電能與發(fā)電廠輸出的電能相等嗎？(3)輸電線上功率損失的原因是什么？[重難釋解]1．輸電線上的電壓損失(1)電壓損失：輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過輸電導(dǎo)線時，會在線路上產(chǎn)生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低，這就是輸電線上的電壓損失。(2)減少電壓損失的兩種方法：2．輸電線上的功率損失(1)電功率損失①原因：任何輸電線都有電阻，因此當電流通過輸電線向遠方輸送時，輸電線因有電阻而發(fā)熱。②功率損失的計算：ΔP＝I2R，I為輸電線上的電流，R為輸電線的電阻。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)點是

(

)A．可節(jié)省輸電線的金屬材料

B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C．可減少輸電線上的能量損耗

D．可加快輸電的速度2．小明分別按圖1和圖2電路探究遠距離輸電的輸電損耗，將長導(dǎo)線卷成相同的兩卷A、B來模擬輸電線路，忽略導(dǎo)線的自感作用。其中T1為理想升壓變壓器，T2為理想降壓變壓器，兩次實驗中使用的燈泡相同，燈泡的電壓相等。兩次實驗中

(

)A．都接直流電源

B．A兩端的電壓相等C．A損耗的功率相等

D．圖1中A的電流較大[重難釋解]1．輸電過程示意圖2．高壓輸電過程的幾個電壓的區(qū)別(1)輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2。(2)用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4。(3)損失電壓：①表示形式：輸電線始端電壓與末端電壓的差值，即ΔU＝U2－U3＝I2R。②形成原因：輸電線上的電壓損失原因是輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過輸電線時，會在線路上產(chǎn)生電勢降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓低。遠距離輸電問題的分析思路(1)明確遠距離輸電的過程，畫出輸電的過程圖。(2)清楚遠距離輸電過程圖的三個獨立的回路。(3)變壓器是連接三個回路的關(guān)鍵，明確各個回路的電壓、電流間的關(guān)系。(4)從輸電電壓、輸電功率或輸電線的功率損失與輸電線的電阻計算輸電電流。(5)分清輸電電壓和輸電線上的電壓，確定輸電功率、輸電線損失功率和用戶得到的功率。(6)根據(jù)歐姆定律確定用電回路中各個元件的電壓、電流和功率。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．(多選)快速鐵路的電力機車供電系統(tǒng)如圖所示，發(fā)電廠利用升壓變壓器將低壓交流電的電壓升至110kV，牽引變電所利用降壓變壓器將電力系統(tǒng)輸送來的高壓交流電降至27.5kV，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓不變，輸電線的電阻R不能忽略。若機車功率增大，則

(

)A．升壓變壓器的輸出電壓增大B．降壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線上損耗的功率增大D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大2.如圖是所建光伏發(fā)電項目。若光伏發(fā)電的總輸出功率為36kW，輸出電壓為500V，先后經(jīng)過升壓變壓器和降壓變壓器傳輸?shù)接脩?。設(shè)輸電線的總電阻為10Ω，要求輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，用戶需要的電壓為220V，不計變壓器的能量損耗。試求：(1)升壓變壓器的輸出電壓。(2)升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．(多選)某同學(xué)在實驗室中研究遠距離輸電。由于輸電線太長，他將每100m導(dǎo)線卷成一卷，共卷成8卷來代替輸電線路。第一次直接將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連，第二次采用如圖所示的電路輸電。其中變壓器T1與電源相連，變壓器T2與用電器相連。下列說法正確的是(

)A．第二次實驗也可研究遠距離直流輸電B．T1是升壓變壓器，T2是降壓變壓器C．若輸送功率一定，則第二次輸電線損失的電功率較小D．實驗可證明，增大輸電電流能減少遠距離輸電的能量損失二、注重學(xué)以致用和思維建模2.(多選)如圖所示為實驗室內(nèi)設(shè)計的遠距離輸電線路示意圖，變壓器為理想變壓器，2是升壓變壓器的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想交流電表，R是輸電線的電阻，交流電源的輸出電壓恒定。當K由2改接到1時，下列說法正確的是

(

)A．輸電線上損失的功率減小

B．電流表的示數(shù)增大C．電壓表的示數(shù)減小

D．燈泡的亮度增大解析：由于交流電源的輸出電壓不變，當K由2改接為1時，升壓變壓器副線圈匝數(shù)增加，根據(jù)理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比可知升壓變壓器副線圈電壓增大，所以最終降壓變壓器的輸出電壓也變大，所以電壓表的示數(shù)變大，通過燈泡的電流變大，燈泡的亮度增大，由于降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比不變，所以輸電線上電流變大，電流表的示數(shù)變大，輸電線上損失的功率變大，故B、D正確。答案：BD

3．如圖所示為學(xué)校配電房向各個教室的供電示意圖，T為理想變壓器，V1、A1為監(jiān)控市電供電端的電壓表和電流表，V2、A2為監(jiān)控校內(nèi)變壓器輸出端的電壓表和電流表，R1、R2為教室的負載電阻，V3、A3為教室內(nèi)的監(jiān)控電壓表和電流表，配電房和教室間有相當長的一段距離，則當開關(guān)S閉合時，以下說法正確的是