人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案：第4節(jié) 電能的輸送

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE1第4節(jié)電能的輸送核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念1.理解輸電線上電能損失的影響因素。2.了解遠(yuǎn)距離高壓輸電的原理?？茖W(xué)思維1.體會降低輸電損耗的兩個途徑。2.能分析計算高壓輸電損耗情況?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體會電網(wǎng)供電的優(yōu)點。知識點一降低輸電損耗的兩個途徑1.輸送電能的基本要求2.降低輸電損耗的兩個途徑(1)減小輸電線的電阻：在輸電距離一定的情況下，為了減小輸電線的電阻，應(yīng)當(dāng)選用電阻率小的金屬材料，還要盡可能增加導(dǎo)線的橫截面積。(2)減小輸電線中的電流：為減小輸電電流，同時又要保證向用戶提供一定的電功率，就要提高輸電電壓。〖思考判斷〗(1)輸電線上電功率的損失，與輸電線的電阻成正比，與輸電電流的平方成正比。(√)(2)由P＝eq\f(U2,r)可知，輸電電壓越小，輸電線上的損失就越小。(×)(3)由P＝I2r可知，減小輸電線的電阻和降低輸電電流可減小輸電損失。(√)(4)高壓輸電是通過提高電壓，減小輸電電流來減少電路發(fā)熱損耗的。(√)根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可采用電阻率小，橫截面積大的材料，但造成的困難太多。

知識點二電網(wǎng)供電〖觀圖助學(xué)〗如圖為輸電過程示意圖。遠(yuǎn)距離輸電的過程(1)升壓變壓器：在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓到幾百千伏后向遠(yuǎn)距離送電。(2)一次高壓變電站：到達(dá)用電區(qū)后先在“一次高壓變電站”降到100kV左右。(3)二次高壓變電站：在更接近用戶的地點再由“二次高壓變電站”降到10kV左右。(4)低壓變電站：經(jīng)過低壓變電站降到220V/380V，送給用戶。理解遠(yuǎn)距離輸電問題時，要依據(jù)輸電過程示意圖，抓住輸電的兩頭——電源和用電器；分析一條線——輸電線；研究兩次電壓變換——升壓變壓器和降壓變壓器。核心要點降低輸電損耗的兩個途徑〖問題探究〗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？功率損失的表達(dá)式是什么？降低功率損耗有哪些途徑？〖答案〗(1)U′＝U－ΔU＝U－eq\f(P,U)r。(2)不相等，由能量守恒知，發(fā)電廠輸出的電能等于用戶得到的電能與輸電線上損失的電能之和。(3)由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過輸電線時，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了，這是輸電線上功率損失的主要原因。功率損失表達(dá)式：ΔP＝I2r＝eq\f(P2,U2)r，所以降低功率損耗的兩個途徑為：①減小輸電線的電阻r；②減小輸電電流I，即提高輸送電壓U?！继骄繗w納〗如圖所示：1.輸電線上的電壓損失：ΔU＝U－U′＝Ir＝eq\f(P,U)r。2.輸電線上的功率損失(1)ΔP＝I2r，其中I為輸電線上的電流，r為輸電線的電阻。(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq\f(（ΔU）2,r)，其中ΔU為輸電線上的電壓損失。3.減少電壓損失和功率損失的方法(1)減小輸電線的電阻r，根據(jù)r＝ρeq\f(l,S)，可減小電阻率ρ，目前一般用電阻率較小的銅或鋁作為導(dǎo)線材料；也可增大導(dǎo)線的橫截面積S，但這要多耗費金屬材料，增加成本，同時給輸電線的架設(shè)帶來很大的困難。(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的n倍，輸送電流可減為原來的eq\f(1,n)，輸電線上的功率損耗將降為原來的eq\f(1,n2)?！荚囶}案例〗〖例1〗中國已投產(chǎn)運行的1000kV特高壓輸電，是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，不考慮其他因素的影響。則()A.輸電電流變?yōu)樵瓉淼?倍B.輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼?倍C.輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)D.輸電線上損耗的電功率將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)〖解析〗根據(jù)輸送電功率P輸＝U輸I輸及P輸不變，可知，輸電電流I輸＝eq\f(P輸,U輸)∝eq\f(1,U輸)，當(dāng)U輸變?yōu)樵瓉淼?倍時，I輸變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，選項A錯誤；輸電線上降落的電壓U降＝I輸R線∝I輸，所以，當(dāng)輸電電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)時，輸電線上降落的電壓也變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，選項B錯誤，C正確；輸電線上損耗的電功率P損＝Ieq\o\al(2,輸)R線∝Ieq\o\al(2,輸)，所以輸電線上損耗的電功率將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，選項D錯誤?！即鸢浮紺方法總結(jié)輸電線上電壓和功率損失的計算方法(1)U損＝IR線＝eq\f(P,U)R線＝U－U用戶。(2)P損＝I2R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)R線＝P－P用戶?！坚槍τ?xùn)練1〗(多選)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線總電阻為R線，通過輸電線的電流為I，學(xué)校輸入電壓為U2，下列計算輸電線功率損耗的式子中，正確的是()A.eq\f(Ueq\o\al(2,1),R線) B.eq\f(（U1－U2）2,R線)C.I2R線 D.I(U1－U2)〖解析〗輸電線功率損耗P損＝I2R線＝eq\f(Ueq\o\al(2,線),R線)＝IU線，其中U線＝U1－U2，故選項A錯誤，B、C、D正確?！即鸢浮紹CD核心要點遠(yuǎn)距離輸電〖要點歸納〗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要低。高壓輸電過程示意圖3.輸電過程的幾個基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P2＝P線＋P3，P3＝P4。(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝U線＋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(U2－U3,R線)。(5)輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：P線＝I線U線＝Ieq\o\al(2,線)R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))eq\s\up12(2)R線?！荚囶}案例〗〖例2〗發(fā)電機(jī)兩端的電壓為220V，輸出功率44kW，輸電導(dǎo)線的總電阻為0.2Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶。(1)畫出全過程的線路示意圖；(2)求用戶得到的電壓和功率；(3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率?！冀馕觥?1)線路示意圖如圖所示。(2)由圖可知，升壓變壓器副線圈兩端的輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝2200V。據(jù)理想變壓器P入＝P出，則升壓變壓器副線圈的輸出電流I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(44×103,2200)A＝20A，輸電線上的功率損失和電壓損失分別為P損＝Ieq\o\al(2,2)R線＝202×0.2W＝80W。U損＝I2R線＝20×0.2V＝4V。所以降壓變壓器原線圈的輸入電壓和電流為U3＝U2－U損＝2200V－4V＝2196V，I3＝I2＝20A。降壓變壓器副線圈的輸出電壓和電流為U4＝eq\f(n4,n3)U3＝eq\f(1,10)×2196V＝219.6V，I4＝eq\f(n3,n4)I3＝10×20A＝200A。用戶得到的功率為P4＝U4I4＝219.6×200W＝4.392×104W。(3)若直接用220V低壓供電，線圈示意圖如圖所示，則輸電電流I′＝eq\f(P,U1)＝eq\f(44×103,220)A＝200A。輸電線路上的電壓損失ΔU′＝I′R線＝200×0.2V＝40V。所以用戶得到的電壓U2′＝U1－ΔU′＝220V－40V＝180V，用戶得到的功率為P′＝U2′I′＝180×200W＝3.6×104W?！即鸢浮?1)見〖解析〗圖(2)219.6V4.392×104W(3)180V3.6×104W方法總結(jié)遠(yuǎn)距離輸電問題的四個關(guān)鍵(1)畫出一個模型——遠(yuǎn)距離輸電模型圖。(2)抓住輸電的兩端——電源和用電器。(3)分析一條導(dǎo)線——輸電導(dǎo)線。(4)研究兩次電壓變換——升壓和降壓?！坚槍τ?xùn)練2〗如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()A.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\f(Ueq\o\al(2,m),4r) B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1)))eq\f(Ueq\o\al(2,m),4r)C.4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))eq\s\up12(2)r D.4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1)))eq\s\up12(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))eq\s\up12(2)r〖解析〗T的輸入電壓U1＝eq\f(Um,\r(2))，則P＝U1I1，I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(\r(2)P,Um)，又因為eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，所以I2＝eq\f(n1,n2)I1＝eq\r(2)eq\f(n1P,n2Um)，則輸電線上損失的電功率P損＝Ieq\o\al(2,2)·2r＝4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))eq\s\up12(2)r，選項C正確?！即鸢浮紺1.(輸電線上的電能損失)在遠(yuǎn)距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是()A.使輸電線粗一些 B.減小輸電線長度C.減少通電時間 D.采用高壓輸電〖解析〗從造成電能損失的原因分析，要減少電能損失，需要減小電阻、減小輸電電流，減小電阻已達(dá)到目前技術(shù)的極限了，因此，應(yīng)當(dāng)采用高壓輸電，減小輸電電流。故選項D正確?！即鸢浮紻2.(輸電線上的損耗)(多選)某發(fā)電廠原來用11kV的交變電壓輸電，后來改用升壓變壓器將電壓升到220kV輸電，輸送的電功率都是P。若輸電線路的電阻為R，則下列說法正確的是()A.根據(jù)公式I＝eq\f(P,U)，提高電壓后輸電線上的電流降為原來的eq\f(1,20)B.根據(jù)公式I＝eq\f(U,R)，提高電壓后輸電線上的電流增為原來的20倍C.根據(jù)公式P損＝I2R＝eq\f(P2,U2)R，提高電壓后輸電線上的功率損失減為原來的eq\f(1,400)D.根據(jù)公式P＝eq\f(U2,R)，提高電壓后輸電線上的功率損耗將增大為原來的400倍〖解析〗輸電線上電流為I＝eq\f(P,U)，也可以用I＝eq\f(ΔU,R)來表示，其中ΔU為輸電線上電阻R兩端的電壓，而不是輸送電壓，選項A正確，B錯誤；輸電線上的功率損失為P損＝I2R＝eq\f(P2,U2)R，選項C正確；如果用P損＝eq\f(U2,R)，則U應(yīng)為R上的分壓ΔU，選項D錯誤?！即鸢浮紸C3.(遠(yuǎn)距離輸電)(多選)如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1和輸電線的總電阻r、理想變壓器匝數(shù)均不變，且n1∶n2＝n4∶n3。當(dāng)用戶用電器的總電阻減小時()A.U1∶U2＝U4∶U3B.用戶的電壓U4增加C.輸電線上的損失功率增大D.用戶消耗的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率〖解析〗根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)以及n1∶n2＝n4∶n3，知U1∶U2＝U4∶U3，選項A正確；用戶用電器總電阻減小，則電流增大，所以輸電線上的電流增大，根據(jù)P損＝I2r知，輸電線上損耗的功率增大，根據(jù)ΔU＝Ir知，輸電線上的電壓損失變大，發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，則升壓變壓器的輸出電壓不變，降壓變壓器的輸入電壓變小，用戶的電壓U4減小，選項B錯誤，C正確；用戶消耗的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率與輸電線上損失的功率之差，選項D錯誤?！即鸢浮紸C4.(遠(yuǎn)距離輸電)如圖甲是遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖，圖乙是用戶端電壓隨時間變化的圖像，則()A.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電的頻率是100HzB.降壓變壓器輸出的電壓有效值是340VC.輸電線的電流僅由輸送功率決定D.僅增加升壓變壓器的副線圈匝數(shù)，其他條件不變，輸電線損失的功率減小〖解析〗由乙圖可知交流電的周期T＝0.02s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，變壓器不改變交流電的周期與頻率，則選項A錯誤；由乙圖可知Um＝340V，有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＜340V，則選項B錯誤；輸電線的電流由輸送功率和輸送電壓共同決定，則選項C錯誤；當(dāng)僅增加升壓變壓器的副線圈匝數(shù)時，則輸電電壓增大，由P＝UI可知，輸電電流減小，再由P損＝I2R可知輸電線上損失的功率減小，則選項D正確?！即鸢浮紻第4節(jié)電能的輸送核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念1.理解輸電線上電能損失的影響因素。2.了解遠(yuǎn)距離高壓輸電的原理?？茖W(xué)思維1.體會降低輸電損耗的兩個途徑。2.能分析計算高壓輸電損耗情況?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體會電網(wǎng)供電的優(yōu)點。知識點一降低輸電損耗的兩個途徑1.輸送電能的基本要求2.降低輸電損耗的兩個途徑(1)減小輸電線的電阻：在輸電距離一定的情況下，為了減小輸電線的電阻，應(yīng)當(dāng)選用電阻率小的金屬材料，還要盡可能增加導(dǎo)線的橫截面積。(2)減小輸電線中的電流：為減小輸電電流，同時又要保證向用戶提供一定的電功率，就要提高輸電電壓?！妓伎寂袛唷?1)輸電線上電功率的損失，與輸電線的電阻成正比，與輸電電流的平方成正比。(√)(2)由P＝eq\f(U2,r)可知，輸電電壓越小，輸電線上的損失就越小。(×)(3)由P＝I2r可知，減小輸電線的電阻和降低輸電電流可減小輸電損失。(√)(4)高壓輸電是通過提高電壓，減小輸電電流來減少電路發(fā)熱損耗的。(√)根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可采用電阻率小，橫截面積大的材料，但造成的困難太多。

知識點二電網(wǎng)供電〖觀圖助學(xué)〗如圖為輸電過程示意圖。遠(yuǎn)距離輸電的過程(1)升壓變壓器：在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓到幾百千伏后向遠(yuǎn)距離送電。(2)一次高壓變電站：到達(dá)用電區(qū)后先在“一次高壓變電站”降到100kV左右。(3)二次高壓變電站：在更接近用戶的地點再由“二次高壓變電站”降到10kV左右。(4)低壓變電站：經(jīng)過低壓變電站降到220V/380V，送給用戶。理解遠(yuǎn)距離輸電問題時，要依據(jù)輸電過程示意圖，抓住輸電的兩頭——電源和用電器；分析一條線——輸電線；研究兩次電壓變換——升壓變壓器和降壓變壓器。核心要點降低輸電損耗的兩個途徑〖問題探究〗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？功率損失的表達(dá)式是什么？降低功率損耗有哪些途徑？〖答案〗(1)U′＝U－ΔU＝U－eq\f(P,U)r。(2)不相等，由能量守恒知，發(fā)電廠輸出的電能等于用戶得到的電能與輸電線上損失的電能之和。(3)由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過輸電線時，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了，這是輸電線上功率損失的主要原因。功率損失表達(dá)式：ΔP＝I2r＝eq\f(P2,U2)r，所以降低功率損耗的兩個途徑為：①減小輸電線的電阻r；②減小輸電電流I，即提高輸送電壓U?！继骄繗w納〗如圖所示：1.輸電線上的電壓損失：ΔU＝U－U′＝Ir＝eq\f(P,U)r。2.輸電線上的功率損失(1)ΔP＝I2r，其中I為輸電線上的電流，r為輸電線的電阻。(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq\f(（ΔU）2,r)，其中ΔU為輸電線上的電壓損失。3.減少電壓損失和功率損失的方法(1)減小輸電線的電阻r，根據(jù)r＝ρeq\f(l,S)，可減小電阻率ρ，目前一般用電阻率較小的銅或鋁作為導(dǎo)線材料；也可增大導(dǎo)線的橫截面積S，但這要多耗費金屬材料，增加成本，同時給輸電線的架設(shè)帶來很大的困難。(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的n倍，輸送電流可減為原來的eq\f(1,n)，輸電線上的功率損耗將降為原來的eq\f(1,n2)?！荚囶}案例〗〖例1〗中國已投產(chǎn)運行的1000kV特高壓輸電，是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，不考慮其他因素的影響。則()A.輸電電流變?yōu)樵瓉淼?倍B.輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼?倍C.輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)D.輸電線上損耗的電功率將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)〖解析〗根據(jù)輸送電功率P輸＝U輸I輸及P輸不變，可知，輸電電流I輸＝eq\f(P輸,U輸)∝eq\f(1,U輸)，當(dāng)U輸變?yōu)樵瓉淼?倍時，I輸變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，選項A錯誤；輸電線上降落的電壓U降＝I輸R線∝I輸，所以，當(dāng)輸電電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)時，輸電線上降落的電壓也變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，選項B錯誤，C正確；輸電線上損耗的電功率P損＝Ieq\o\al(2,輸)R線∝Ieq\o\al(2,輸)，所以輸電線上損耗的電功率將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，選項D錯誤?！即鸢浮紺方法總結(jié)輸電線上電壓和功率損失的計算方法(1)U損＝IR線＝eq\f(P,U)R線＝U－U用戶。(2)P損＝I2R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)R線＝P－P用戶?！坚槍τ?xùn)練1〗(多選)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線總電阻為R線，通過輸電線的電流為I，學(xué)校輸入電壓為U2，下列計算輸電線功率損耗的式子中，正確的是()A.eq\f(Ueq\o\al(2,1),R線) B.eq\f(（U1－U2）2,R線)C.I2R線 D.I(U1－U2)〖解析〗輸電線功率損耗P損＝I2R線＝eq\f(Ueq\o\al(2,線),R線)＝IU線，其中U線＝U1－U2，故選項A錯誤，B、C、D正確?！即鸢浮紹CD核心要點遠(yuǎn)距離輸電〖要點歸納〗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要低。高壓輸電過程示意圖3.輸電過程的幾個基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P2＝P線＋P3，P3＝P4。(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝U線＋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(U2－U3,R線)。(5)輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：P線＝I線U線＝Ieq\o\al(2,線)R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))eq\s\up12(2)R線?！荚囶}案例〗〖例2〗發(fā)電機(jī)兩端的電壓為220V，輸出功率44kW，輸電導(dǎo)線的總電阻為0.2Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶。(1)畫出全過程的線路示意圖；(2)求用戶得到的電壓和功率；(3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率?！冀馕觥?1)線路示意圖如圖所示。(2)由圖可知，升壓變壓器副線圈兩端的輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝2200V。據(jù)理想變壓器P入＝P出，則升壓變壓器副線圈的輸出電流I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(44×103,2200)A＝20A，輸電線上的功率損失和電壓損失分別為P損＝Ieq\o\al(2,2)R線＝202×0.2W＝80W。U損＝I2R線＝20×0.2V＝4V。所以降壓變壓器原線圈的輸入電壓和電流為U3＝U2－U損＝2200V－4V＝2196V，I3＝I2＝20A。降壓變壓器副線圈的輸出電壓和電流為U4＝eq\f(n4,n3)U3＝eq\f(1,10)×2196V＝219.6V，I4＝eq\f(n3,n4)I3＝10×20A＝200A。用戶得到的功率為P4＝U4I4＝219.6×200W＝4.392×104W。(3)若直接用220V低壓供電，線圈示意圖如圖所示，則輸電電流I′＝eq\f(P,U1)＝eq\f(44×103,220)A＝200A。輸電線路上的電壓損失ΔU′＝I′R線＝200×0.2V＝40V。所以用戶得到的電壓U2′＝U1－ΔU′＝220V－40V＝180V，用戶得到的功率為P′＝U2′I′＝180×200W＝3.6×104W?！即鸢浮?1)見〖解析〗圖(2)219.6V4.392×104W(3)180V3.6×104W方法總結(jié)遠(yuǎn)距離輸電問題的四個關(guān)鍵(1)畫出一個模型——遠(yuǎn)距離輸電模型圖。(2)抓住輸電的兩端——電源和用電器。(3)分析一條導(dǎo)線——輸電導(dǎo)線。(4)研究兩次電壓變換——升壓和降壓?！坚槍τ?xùn)練2〗如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()A.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\f(Ueq\o\al(2,m),4r) B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1)))eq\f(Ueq\o\al(2,m),4r)C.4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))eq\s\up12(2)r D.4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1)))eq\s\up12(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))eq\s\up12(2)r〖解析〗T的輸入電壓U1＝eq\f(Um,\r(2))，則P＝U1I1，I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(\r(2)P,Um)，又因為eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，所以I2＝eq\f(n1,n2)I1＝eq\r(2)eq\f(n1P,n2Um)，則輸電線上損失的電功率P損＝Ieq\o\al(2,2)·2r＝4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\s\up12(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))eq\s\up12(2)r，選項C正確?！即鸢浮紺1.(輸電線上的電能損失)在遠(yuǎn)距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是()A.使輸電線粗一些 B.減小輸電線長度C.減少通電時間 D.采用高壓輸電〖解析〗從造成電能損失的原因分析，要減少電能損失，需要減小電阻、減小輸電電流，減小電阻已達(dá)到目前技術(shù)的極限了，因此，應(yīng)當(dāng)采用高壓輸電，減小輸電電流。故選項D正確?！即鸢浮紻2.(輸電線上的損耗)(多選)某發(fā)電廠原來用11k