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,第二章 交變電流,第七節(jié) 遠(yuǎn)距離輸電,,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解輸電線上電能的損失與哪些因素有關(guān). 2.理解減小電能損失的兩個途徑以及高壓輸電的原理. 3.知道遠(yuǎn)距離輸電的典型電路，并能利用變壓器和電路的規(guī)律解決實(shí)際問題．,內(nèi)容索引,,知識探究,題型探究,達(dá)標(biāo)檢測,,知識探究,,,,1,一、降低輸電損耗的兩個途徑,如圖1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.那么： (1)用戶得到的電能與發(fā)電廠輸出的電能相等嗎？,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．,答案,圖1,(2)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,圖1,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．,減小輸電線損耗的方法： (1)電壓損失：輸電線始端電壓U與末端電壓U′的差值ΔU＝ ＝IR. (2)功率損失：電流的熱效應(yīng)引起功率損失ΔP＝ . (3)減少電壓、功率損失的方法： ①減小電阻：由R＝ 可知，距離l一定時，使用電阻率 的材料，______導(dǎo)體橫截面積可減小電阻． ②提高輸送電壓：由P＝UI可知，當(dāng)輸送功率一定時， 電壓可以減小電流，即采用高壓輸電．,小,U－U′,I2R,升高,增大,判斷下列說法的正誤． (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＝ 可知，輸電電壓越小，輸電線上的損失就越?。? ) (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．( ),√,√,×,√,二、遠(yuǎn)距離輸電電路中的各種關(guān)系,某發(fā)電站向遠(yuǎn)處送電的示意圖如圖2所示，其中各部分的物理量已在圖上標(biāo)注，在這個電路中包括三個回路．,圖2,(1)結(jié)合閉合電路的知識，分別分析三個回路中各物理量之間的關(guān)系(發(fā)電機(jī)內(nèi)阻、n1、n2、n3、n4線圈的電阻均忽略不計)．,答案,第一個回路：P1＝U1I1 第二個回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR＋P3 第三個回路：P4＝U4I4,(2)若兩個變壓器均為理想變壓器，則每個變壓器中的電流、電壓、功率有什么關(guān)系？,答案,,圖2,遠(yuǎn)距離輸電過程的幾個基本關(guān)系： (1)功率關(guān)系：P1＝ ，P2＝ ，P3＝ ，P線＝I2ΔU＝ (2)電壓關(guān)系： U2＝ . (3)電流關(guān)系：n1I1＝ ，n3I3＝n4I4，I2＝_____＝_____＝,P2,P線＋P3,P4,U3＋ΔU,,n2I2,,,判斷下列說法的正誤． (1)使用變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機(jī)輸出的電壓．( ) (2)遠(yuǎn)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)電廠與用戶離得越遠(yuǎn)，用戶得到的交流電的頻率與電廠發(fā)出的交流電的頻率小得越多．( ) (4)遠(yuǎn)距離輸電時，輸送電壓越高越好．( ),×,√,×,×,,,,,2,題型探究,一、輸電線上功率損失的計算,輸電線路上的功率損失，主要是輸電線電阻發(fā)熱造成的損失．常用計算公式： (1)ΔP＝I2R，其中I為輸電線路上的電流． (2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝ 其中ΔU為輸電線上的電壓損失．,例1 三峽水電站某機(jī)組輸出的電功率為50萬千瓦． (1)若輸出的電壓為20萬伏，則輸電線上的電流為多少？,答案,解析,,2 500 A,(2)某處與電站間每根輸電線的電阻為10歐，則輸電線上損失的功率為多少？它占輸出功率的幾分之幾？,答案,解析,輸電線上損失的功率ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108 W,,(3)若將電壓升高至50萬伏，輸電線上的電流為多少？輸電線上損失的功率又為多少？它占輸出功率的幾分之幾？,答案,解析,,,二、高壓輸電線路的分析與計算,解決遠(yuǎn)距離輸電問題時，需要畫輸電的電路圖，理清三個回路，抓住兩個聯(lián)系，掌握一個定律. 1.畫圖、理清三個回路(如圖3所示) 2.抓住兩個聯(lián)系 (1)理想升壓變壓器聯(lián)系回路1和回路2,圖3,(2)理想降壓變壓器聯(lián)系回路2和回路3,3.掌握一個定律 根據(jù)能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3.,例2 如圖4所示，發(fā)電站通過升壓變壓器、輸電導(dǎo)線和降壓變壓器把電能輸送到用戶(升壓變壓器和降壓變壓器都可視為理想變壓器)，若發(fā)電機(jī)的輸出功率是100 kW，輸出電壓是250 V，升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為1∶25. (1)求升壓變壓器的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流；,答案,解析,,6 250 V 16 A,圖4,(2)若輸電導(dǎo)線中的電功率損失為輸入功率的4%，求輸電導(dǎo)線的總電阻和降壓變壓器原線圈兩端的電壓.,答案,解析,15.625 Ω 6 000 V,,圖4,因?yàn)棣＝U2－U3＝I2R線 所以U3＝U2－I2R線＝6 000 V.,,達(dá)標(biāo)檢測,,,,3,1.夏天由于用電器的增多，每年夏天都會出現(xiàn)“用電荒”，只好拉閘限電.若某發(fā)電站在供電過程中，用電高峰時輸電的功率是正常供電時的2倍，輸電線電阻不變，下列說法正確的是 A.若輸送電壓不變，則用電高峰時輸電電流為正常供電時的2倍 B.若輸送電壓不變，則用電高峰時輸電線上損失的功率為正常供電時的2倍 C.若用電高峰時的輸送電壓變?yōu)檎９╇姷?倍，則此時輸電電流為正常供 電時的4倍 D.若用電高峰時的輸送電壓變?yōu)檎９╇姷?倍，則此時輸電線損失的功 率為正常供電時的4倍,√,答案,解析,1,2,3,4,高壓輸電時P＝UI，I是輸送電路上的電流.用電高峰時，若輸送電壓不變，則I為正常時的2倍，A正確； 輸電線上的熱耗功率ΔP＝I2R線，則熱耗功率變?yōu)檎r的4倍，B錯誤； 用電高峰時，若輸送電壓加倍，則I不變，與正常時相同，C錯誤； 由ΔP＝I2R線，知熱耗功率不變，D錯誤.,1,2,3,4,2.(多選)如圖5為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1和輸電線的電阻、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少時 A.U1∶U2＝U4∶U3 B.用戶的電壓U4增加 C.輸電線上損失的功率增大 D.用戶消耗的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率,√,答案,解析,圖5,√,1,2,3,4,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，故C正確，B錯誤. 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，故D錯誤.,1,2,3,4,3.(多選)在如圖6所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有 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,√,答案,解析,√,1,2,3,圖6,4,發(fā)電廠的輸出電壓不變，升壓變壓器的輸入電壓不變，輸出電壓不變，選項A錯誤； 隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，輸電線中電流增大，輸電線上損失的電壓(ΔU＝IR)增大，降壓變壓器的輸入電壓減小，降壓變壓器的輸出電壓減小，選項B錯誤； 隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，輸電線中電流增大，輸電線上損耗的功率(ΔP＝I2R)增大，選項C正確；,1,2,3,4,4.如圖7所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡化電路圖.發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流是I2.則 A.用戶端的電壓為 B.輸電線上的電壓降為U C.理想變壓器的輸入功率為 D.輸電線路上損失的電功率為I1U,√,圖7,答案,解析,1,2,3,4,,輸電線上的電壓降U′＝I1r＝U－U1，選項B錯誤；,1,2,3,4,