資源簡介

第三章　第4節　電能的輸送
(分值：100分)
選擇題1～10題，每小題9分，共90分。
基礎對點練
題組一　降低輸電損耗的兩個途徑
1.在遠距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是(　　)
使輸電線粗一些 減小輸電線長度
減少通電時間 采用高壓輸電
2.(2024·江西南昌高二期中)IT之家2023年3月4日消息，河北省張家口國際首套百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目壓縮機通過具有CNAS資質的第三方測試，達到了國際領先水平，項目鳥瞰圖如圖所示。若發電機產生的電壓經升壓變壓器后升高到100 kV，以10萬千瓦的功率(始終不變)經輸電線遠距離送往變電站，輸電線上損耗的功率為3 000千瓦，則輸電線的總電阻為(　　)
3 Ω 6 Ω
9 Ω 30 Ω
3.(多選)為了消除高壓輸電線上的冰，假設利用電流的熱效應除冰。若在正常供電時，高壓線上輸電電壓為U，電流為I，熱消耗功率為P損；除冰時，輸電線上的熱功率需要變為9P損，則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)(　　)
輸電電流為3I 輸電電流為9I
輸電電壓為3U 輸電電壓為U
4.(2024·河南駐馬店高二期末)我國特高壓輸電技術在世界上處于領先地位。特高壓輸電是指直流電壓在800 kV以上或交流電壓在1 000 kV以上進行的電能輸送，特高壓輸電可使輸送中的電能損耗大幅降低。假若采用550 kV超高壓從A處向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1 100 kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變為ΔP′，不考慮其他因素的影響，則(　　)
ΔP′＝ΔP ΔP′＝ΔP
ΔP′＝ΔP ΔP′＝ΔP
題組二　電網供電
5.(多選)遠距離高壓輸電的示意圖如圖所示，關于遠距離輸電，下列表述正確的是(　　)
增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損耗
高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發熱損耗
在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損耗越小
高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好
6.在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變。若輸送功率增大為原來的2倍，下列說法中正確的有(　　)
升壓變壓器的輸出電壓增大為原來的2倍
輸電線上的電流增大為原來的4倍
輸電線上損耗的功率增大為原來的2倍
輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大
7.如圖為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsin ωt的交流電源，若輸送功率為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(　　)
4r 4r
綜合提升練
8.(多選)(2024·福建三明高二期末)如圖是遠距離輸電的原理圖，發電廠輸出電壓恒定不變，兩個變壓器均為理想變壓器。若用戶消耗的功率增大，下列說法正確的是(　　)
降壓變壓器的輸出電流I4減小
輸電線上損失的功率增大
升壓變壓器的輸出電壓U2增大
發電廠輸出的總功率增大
9.(多選)(2024·廣東中山高二期末)風力發電將風的動能轉化為電能。某風力發電機的輸出功率為10 kW，輸出電壓為250 V，用戶得到的電壓是220 V，輸電線的電阻為20 Ω，升壓變壓器原、副線圈匝數比為1∶10，輸電線路如圖所示。變壓器視作理想變壓器，則下列說法正確的是(　　)
用戶得到的電功率為9 kW
降壓變壓器原、副線圈匝數比為11∶1
通過輸電線的電流為4 A
輸電線上損耗的功率為320 W
10.(2024·浙江寧波高二期末)小水電站的輸出功率為100 kW，發電機的電壓為250 V，通過升壓變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線的總電阻為8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220 V。已知輸電過程中輸電線上損失的功率為5 kW。則下列說法正確的是(　　)
輸電線上通過的電流為625 A
升壓變壓器的輸出電壓為4 000 V
降壓變壓器的匝數比為200∶11
升壓變壓器的匝數比為5∶76
培優加強練
11.(10分)如圖所示，某小型水電站發電機的輸出功率為10 kW，輸出電壓為400 V，向距離較遠的用戶供電。為了減少電能損失，使用2 kV高壓輸電，最后用戶得到220 V、9.5 kW的電力，求：
(1)(3分)水電站升壓變壓器的原、副線圈匝數之比；
(2)(3分)輸電線路導線電阻R；
(3)(4分)降壓變壓器的原、副線圈匝數之比。
第4節　電能的輸送
1.D　[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，減小電阻已達到目前技術的極限了，因此，應當采用高壓輸電，減小輸電電流，故D正確。]
2.A　[根據題意可知變壓器的輸出電壓為100 kV，功率為10萬千瓦，則輸電線上的電流為I＝＝1 000 A，輸電線上損耗的功率P損＝I2R，解得R＝3 Ω，故A正確。]
3.AD　[輸電線上損失的功率為P損＝I2R線＝R線，由該式可知要使P損增大為原來的9倍，輸電電流應變為原來的3倍或輸電電壓變為原來的，故A、D正確。]
4.C　[設輸送的電功率為P，輸電線上的總電阻為r，采用550 kV輸電，則輸電線上損耗的電功率為ΔP＝2r，改用1 100 kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP′＝2r，二者比較，計算得出ΔP′＝ΔP，故C正確。]
5.ABD　[輸電線損失的功率P損＝I2R線，減小I或R線均可減小輸電線損失的功率，增大導線的橫截面積可減小R線，故A、B正確；由I＝知，當電壓一定時，輸送功率越大，則電流越大，P損越大，故C錯誤；輸電過程不一定是電壓越高越好，故D正確。]
6.D　[因為發電廠的輸出電壓U1不變，根據＝可知，升壓變壓器的輸出電壓U2不變，故A錯誤；根據I線＝I2＝，輸送功率增大為原來的2倍，則輸電線上的電流增大為原來的2倍，故B錯誤；根據P線＝Ir可知，輸電線上損耗的功率增大為原來的4倍，輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大，故C錯誤，D正確。]
7.C　[升壓變壓器T的輸入電壓U1＝，則P＝U1I1，I1＝＝，又因為＝，所以I2＝I1＝，則輸電線上損失的電功率P損＝I·2r＝4r，選項C正確。]
8.BD　[由于用戶消耗的功率增大，所以降壓變壓器的輸出電流I4增大，A錯誤；根據＝，可知流過輸電線上的電流I3增大，輸電線上損失的功率ΔP損＝IR增大，B正確；由于發電廠輸出電壓恒定不變，根據＝，可知升壓變壓器的輸出電壓U2不變，C錯誤；由于變壓器為理想變壓器，輸電線上損失的功率增大，用戶消耗的功率增大，因此發電廠輸出的總功率增大，D正確。]
9.BCD　[設升壓變壓器副線圈的電壓為U2，由＝得U2＝U1＝2 500 V，則輸電線上電流為I2＝＝ A＝4 A，則輸電線上損失的功率為ΔP＝IR＝320 W＝0.32 kW，故用戶得到的電功率為P′＝10 kW－0.32 kW＝9.68 kW，故A錯誤，C、D正確；輸電線上損失的電壓為ΔU＝I2R＝80 V，則降壓變壓器原線圈兩端的電壓為U3＝2 500 V－80 V＝2 420 V，降壓變壓器原、副線圈匝數比為＝＝＝，故B正確。]
10.B　[根據P損＝I2r線，求得I＝25 A，故A錯誤；變壓器不損耗能量，功率不變，根據P＝UI求得輸出電壓為U2＝＝ V＝4 000 V，故B正確；降壓變壓器輸入端電壓U3＝U2－U損＝U2－Ir線＝4 000 V－25×8 V＝3 800 V，由＝可得＝＝，故C錯誤；根據＝可得＝＝，升壓變壓器的匝數比為1∶16，故D錯誤。]
11.(1)　(2)20 Ω　(3)
解析　(1)升壓變壓器的原、副線圈匝數之比
＝＝＝。
(2)升壓變壓器原線圈中電流
I1＝＝A＝25 A
由＝得副線圈中電流
I2＝I1＝×25 A＝5 A
輸電線上損失的電功率
P損＝(10 000－9 500)W＝500 W
故輸電線路導線電阻
R＝＝ Ω＝20 Ω。
(3)降壓變壓器原線圈上的電壓
U3＝U2－I2R＝(2 000－5×20)V＝1 900 V
所以降壓變壓器的原、副線圈匝數之比
＝＝＝。第4節　電能的輸送
學習目標　1.理解遠距離輸電線上的能量損失與哪些因素有關。2.應用理想變壓器、電路知識對簡單的遠距離輸電線路進行定量計算。3.了解交變電流從發電站到用戶的輸電過程。
知識點一　降低輸電損耗的兩個途徑
　　　　　　　　　　　　　　
如圖所示，假定發電廠輸出的電壓為U，輸送功率為P，輸電線路中的電流是I，兩條導線的總電阻是r（在圖中把導線電阻集中畫為r）。那么，用戶得到的電能與發電廠輸出的電能相等嗎？為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.輸送電能的基本要求
2.輸電線路的電壓損失
輸電線始端電壓U與輸電線末端電壓U′的差值。ΔU＝U－U′＝Ir＝r，其中I為輸電線上的電流，r為輸電線的電阻。
3.輸電線路的功率損失
（1）遠距離輸電時，輸電線有電阻，電流的熱效應引起功率損失，損失的電功率ΔP＝　　　　。
（2）若輸電線上損失的電壓為ΔU，則功率損失還可以表示為ΔP＝，ΔP＝ΔU·I。
4.減小電壓、功率損失的方法
（1）減小輸電線的電阻
由R＝ρ可知，輸電距離一定時，使用電阻率　　　　的金屬材料，增大導線橫截面積可減小電阻。
（2）減小輸電電流I
根據I＝，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　　　　，輸電線上的功率損耗將降為原來的　　　　。
【思考】
假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導線的總電阻是r，如圖所示。
（1）怎樣計算輸電線路損失的功率？
（2）在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的多少？在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的多少？
（3）通過對第（2）問的兩項計算，你認為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效？
（4）怎樣計算用戶消耗的功率P？
（5）在保證用戶電功率不變的前提下，怎樣才能減小輸電電流？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 （多選）（2024·北京西城高二期末）中國發布的“雙碳戰略”，計劃到2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和。電力作為遠程輸送能量的載體，特高壓遠距離輸送清潔電能是實現碳中和的重要途徑之一。若在輸送電能總功率不變的情況下，僅將原來的500 kV高壓輸電升級為1 000 kV的特高壓輸電，下列說法正確的是（　　）
A.若輸電線不變，則輸電線上損失的電壓變為原來的
B.若輸電線不變，則輸電線上損失的功率變為原來的
C.若輸電線損失功率不變，則傳輸相同距離所需的同種導線橫截面積是原來的
D.若輸電線損失功率不變，則使用相同材料、粗細的輸電線傳輸距離是原來的4倍
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
輸電線上電壓和功率損失的計算方法
（1）U損＝Ir＝r＝U－U用戶。
（2）P損＝I2r＝r＝P－P用戶。
訓練 （多選）（教材P67 T2改編）某發電站輸出電功率為P，輸電線的總電阻為R，則下列關于輸電線上的電壓損失和功率損失說法正確的是（　　）
A.若輸電電壓為U，則U損＝
B.若輸電電壓為U，則P損＝
C.若輸電電流為I，則U損＝
D.若輸電電流為I，則P損＝I2R
知識點二　電網供電
我們日常生活離不開電，電是由發電廠產生的。為了合理地利用自然資源，火力發電廠通常建在煤礦附近，水電站建在水力資源豐富的河流上，但用電的地方可能距離很遠，需要將電能安全、保質地由發電廠送往遠方，同時又不能浪費太多的電能。火力發電廠或水電站發電的電壓是否一定很高？怎樣才能提高輸送電壓？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.遠距離輸電的基本原理：在發電站內用　　　　變壓器升壓，然后進行遠距離輸電，在用電區域通過　　　　變壓器降到所需的電壓。
2.電網：通過網狀的輸電線、　　　　　　，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區性的輸電　　　　。
3.電網輸電的優點
（1）降低一次能源的運輸成本，獲得最大的　　　　　　。
（2）減小斷電的風險，調劑不同地區　　　　　的平衡。
（3）合理地調度電力，使　　　　的供應更加可靠，質量更高。
4.解決遠距離高壓輸電問題的基本方法
（1）首先應畫出遠距離輸電的電路圖（如圖），并將已知量和待求量寫在電路圖的相應位置。
（2）理清三個回路：
回路1：P1＝U1I1
回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR線＋P3，I2＝I3
回路3：P4＝U4I4。
（3）常用關系
①功率關系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4。
②電壓關系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝。
③電流關系：＝，I2＝I線＝I3，＝。
④輸電電流：I線＝＝＝。
⑤輸電線上損耗的電功率
ΔP＝P2－P3＝IR線＝＝ΔU·I線。
⑥輸電線上的電壓損失
ΔU＝I線R線＝U2－U3。
⑦輸電效率η＝×100%。
【思考判斷】
（1）使用變壓器進行遠距離輸電，用戶得到的電壓可以高于發電機輸出的電壓。（　　）
（2）遠距離輸電時，若升壓變壓器匝數比為1∶n，降壓變壓器匝數比為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。（　　）
例2 （多選）（2024·福建福州高二期末）如圖所示，某水電站發電機的輸出功率P＝100 kW，發電機的輸出電壓U1＝250 V，經變壓器升壓后向遠處輸電，在用戶端用降壓變壓器將電壓降為U4＝220 V。已知輸電電流I線＝25 A，兩條輸電線路總電阻R線＝8 Ω，變壓器均視為理想變壓器，則（　　）
A.用戶得到電功率為95 kW
B.升壓變壓器的匝數比n1∶n2＝4∶5
C.降壓變壓器的匝數比n3∶n4＝190∶11
D.發電機的輸出的電流I1＝40 A
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 風力發電作為新型環保新能源，近幾年來得到了快速發展，如圖所示風車陣中發電機輸出功率為100 kW，輸出電壓是250 V，用戶需要的電壓是220 V，輸電線電阻為10 Ω。若輸電線因發熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求：
（1）在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數比；
（2）用戶得到的電功率是多少。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
隨堂對點自測
　　　　　　　　　　　　　　
1.（降低輸電損耗的兩個途徑）（多選）如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發電廠的輸出電壓是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，流入用戶端的電流為I2。則（　　）
A.用戶端的電壓為
B.輸電線上的電壓為U
C.輸電線路上損失的電功率為Ir
D.輸電線路上損失的電功率為I1U
2.（遠距離輸電的電路分析）（2023·山東卷，7）某節能儲能輸電網絡如圖所示，發電機的輸出電壓U1＝250 V，輸出功率500 kW。降壓變壓器的匝數比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5 Ω，其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220 V，功率88 kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是（　　）
A.發電機的輸出電流為368 A
B.輸電線上損失的功率為4.8 kW
C.輸送給儲能站的功率為408 kW
D.升壓變壓器的匝數比n1∶n2＝1∶44
第4節　電能的輸送
知識點一
導學　提示　不相等。由于輸電線有電阻，有一部分電能轉化為電熱損耗掉了。
知識梳理
3.(1)I2r　4.(1)小　(2)　
[思考] 提示　(1)輸電線路損失的功率P損＝I2r。
(2)　
(3)減小輸電線上的電流。
(4)用戶消耗的功率P＝UI。
(5)由P＝UI可知I＝，所以在保證用戶電功率不變的前提下，提高輸電電壓，可減小輸電電流。
例1 AD　[由電功率P＝UI可知，在輸電功率不變的情況下，電壓升高為原來的2倍，則輸送電流變為原來的，導線上損失的電壓、損失的功率分別為ΔU＝Ir，ΔP＝I2r，輸電線不變，所以輸電線上損失的電壓變為原來的，損失的功率變為原來的，A正確，B錯誤；由于輸送電流變為原來的，要保持輸電線損失功率不變，輸電線的阻值應變為原來的4倍，由電阻定律可得R＝ρ，傳輸相同距離所需的同種導線橫截面積變為原來的，C錯誤；若輸電線損失功率不變，則使用相同材料、粗細的輸電線傳輸距離是原來的4倍，D正確。]
訓練 AD　[若輸電電壓為U，則流過輸電線的電流為I1＝，輸電線上的電壓損失U損＝I1R＝，輸電線上的功率損失P損＝IR＝，A正確，B錯誤；若輸電電流為I，則輸電線上的電壓損失U損＝IR，輸電線上的功率損失P損＝I2R，C錯誤，D正確。]
知識點二
導學　提示　電廠發電的電壓最大值由公式Em＝NωBS決定，因機械制造等因素，電壓不會很高，通常借助變壓器將低電壓變為高電壓。
知識梳理
1.升壓　降壓　2.變電站　網絡　3.(1)經濟效益　(2)電力供需　(3)電力
[思考判斷] (1)√　(2)×
例2 AC　[線路損耗的功率為ΔP＝IR線＝5 kW，兩理想變壓器不改變功率，故用戶得到的電功率為P用戶＝P－ΔP＝95 kW，故A正確；升壓變壓器的副線圈輸出電壓為U2＝＝4×103 V，升壓變壓器的匝數比為n1∶n2＝U1∶U2＝1∶16，故B錯誤；輸電線損耗電壓ΔU＝I線R線＝200 V，降壓變壓器的原線圈電壓U3＝U2－ΔU＝3 800 V，故降壓變壓器的匝數比為＝＝＝，故C正確；發電機輸出的電流為I1＝＝400 A，故D錯誤。]
例3 (1)1∶20　240∶11　(2)96 kW
解析　(1)輸電線損失的功率
P損＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW
輸電線電流I2＝＝ A＝20 A
升壓變壓器的輸出電壓
U2＝＝ V＝5×103 V
升壓變壓器原、副線圈的匝數比
＝＝＝
電壓損失U損＝I2R線＝20×10 V＝200 V
降壓變壓器原線圈兩端的電壓
U3＝U2－U損＝4 800 V
降壓變壓器原、副線圈匝數比
＝＝＝。
(2)用戶得到的電功率即降壓變壓器的輸出功率為
P用＝P－P損＝P(1－4%)
＝100×96% kW＝96 kW。
隨堂對點自測
1.AC　[由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知P1＝P2，即U1I1＝U2I2，則U2＝，A正確；輸電線上的電壓為U線＝U－U1，B錯誤；輸電線路上損失的電功率為P線＝Ir＝I1U線＝I1U－I1U1，C正確，D錯誤。]
2.C　[由P＝UI得發電機的輸出電流I1＝＝2×103 A，A錯誤；用戶端電流I4＝＝ A＝400 A，由＝＝，解得I3＝8 A，U3＝11 000 V，則輸電線上損失的功率為ΔP損＝IR＝4 kW，B錯誤；U2＝U3＋I3R＝11 500 V，根據理想變壓器無功率損失，有P＝U2I3＋P儲，代入數據有P儲＝408 kW，C正確；根據＝，解得＝，D錯誤。](共56張PPT)
第4節　電能的輸送
第三章　交變電流
1.理解遠距離輸電線上的能量損失與哪些因素有關。
2.應用理想變壓器、電路知識對簡單的遠距離輸電線路進行定量計算。
3.了解交變電流從發電站到用戶的輸電過程。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　電網供電
知識點一　降低輸電損耗的兩個途徑
知識點一　降低輸電損耗的兩個途徑
如圖所示，假定發電廠輸出的電壓為U，輸送功率為P，輸電線路中的電流是I，兩條導線的總電阻是r(在圖中把導線電阻集中畫為r)。那么，用戶得到的電能與發電廠輸出的電能相等嗎？為什么？
提示　不相等。由于輸電線有電阻，有一部分電能轉化為電熱損耗掉了。
1.輸送電能的基本要求
2.輸電線路的電壓損失
3.輸電線路的功率損失
I2r
4.減小電壓、功率損失的方法
小
【思考】
假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導線的總電阻是r，如圖所示。
(1)怎樣計算輸電線路損失的功率？
(2)在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的多少？在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的多少？
(3)通過對第(2)問的兩項計算，你認為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效？
(4)怎樣計算用戶消耗的功率P
(5)在保證用戶電功率不變的前提下，怎樣才能減小輸電電流？
提示　(1)輸電線路損失的功率P損＝I2r。
(3)減小輸電線上的電流。
(4)用戶消耗的功率P＝UI。
AD
例1 (多選)(2024·北京西城高二期末)中國發布的“雙碳戰略”，計劃到2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和。電力作為遠程輸送能量的載體，特高壓遠距離輸送清潔電能是實現碳中和的重要途徑之一。若在輸送電能總功率不變的情況下，僅將原來的500 kV高壓輸電升級為1 000 kV的特高壓輸電，下列說法正確的是(　　)
訓練 (多選)(教材P67 T2改編)某發電站輸出電功率為P，輸電線的總電阻為R，則下列關于輸電線上的電壓損失和功率損失說法正確的是(　　)
AD
知識點二　電網供電
我們日常生活離不開電，電是由發電廠產生的。為了合理地利用自然資源，火力發電廠通常建在煤礦附近，水電站建在水力資源豐富的河流上，但用電的地方可能距離很遠，需要將電能安全、保質地由發電廠送往遠方，同時又不能浪費太多的電能。火力發電廠或水電站發電的電壓是否一定很高？怎樣才能提高輸送電壓？
提示　電廠發電的電壓最大值由公式Em＝NωBS決定，因機械制造等因素，電壓不會很高，通常借助變壓器將低電壓變為高電壓。
1.遠距離輸電的基本原理：在發電站內用______變壓器升壓，然后進行遠距離輸電，在用電區域通過______變壓器降到所需的電壓。
2.電網：通過網狀的輸電線、______，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區性的輸電______。
升壓
降壓
變電站
網絡
3.電網輸電的優點
(1)降低一次能源的運輸成本，獲得最大的___________。
(2)減小斷電的風險，調劑不同地區_________的平衡。
(3)合理地調度電力，使_____的供應更加可靠，質量更高。
經濟效益
電力供需
電力
4.解決遠距離高壓輸電問題的基本方法
(1)首先應畫出遠距離輸電的電路圖(如圖)，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應位置。
【思考判斷】
(1)使用變壓器進行遠距離輸電，用戶得到的電壓可以高于發電機輸出的電壓。( )
(2)遠距離輸電時，若升壓變壓器匝數比為1∶n，降壓變壓器匝數比為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。( )
√
×
AC
例2 (多選)(2024·福建福州高二期末)如圖所示，某水電站發電機的輸出功率P＝100 kW，發電機的輸出電壓U1＝250 V，經變壓器升壓后向遠處輸電，在用戶端用降壓變壓器將電壓降為U4＝220 V。已知輸電電流I線＝25 A，兩條輸電線路總電阻R線＝8 Ω，變壓器均視為理想變壓器，則(　　)
A.用戶得到電功率為95 Kw B.升壓變壓器的匝數比n1∶n2＝4∶5
C.降壓變壓器的匝數比n3∶n4＝190∶11 D.發電機的輸出的電流I1＝40 A
例3 風力發電作為新型環保新能源，近幾年來得到了快速發展，如圖所示風車陣中發電機輸出功率為100 kW，輸出電壓是250 V，用戶需要的電壓是220 V，輸電線電阻為10 Ω。若輸電線因發熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求：
(1)在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數比；
(2)用戶得到的電功率是多少。
解析　(1)輸電線損失的功率P損＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW
降壓變壓器原線圈兩端的電壓
U3＝U2－U損＝4 800 V
降壓變壓器原、副線圈匝數比
(2)用戶得到的電功率即降壓變壓器的輸出功率為
P用＝P－P損＝P(1－4%)＝100×96% kW＝96 kW。
答案　(1)1∶20　240∶11　(2)96 kW
隨堂對點自測
2
AC
1.(降低輸電損耗的兩個途徑)(多選)如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發電廠的輸出電壓是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，流入用戶端的電流為I2。則(　　)
C
2.(遠距離輸電的電路分析)(2023·山東卷，7)某節能儲能輸電網絡如圖所示，發電機的輸出電壓U1＝250 V，輸出功率500 kW。降壓變壓器的匝數比n3∶n4＝50∶1，輸電線總電阻R＝62.5 Ω，其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220 V，功率88 kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是(　　)
A.發電機的輸出電流為368 A
B.輸電線上損失的功率為4.8 kW
C.輸送給儲能站的功率為408 kW
D.升壓變壓器的匝數比n1∶n2＝1∶44
課后鞏固訓練
3
D
題組一　降低輸電損耗的兩個途徑
1.在遠距離輸電過程中，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，減小電阻已達到目前技術的極限了，因此，應當采用高壓輸電，減小輸電電流，故D正確。
基礎對點練
A
2.(2024·江西南昌高二期中)IT之家2023年3月4日消息，河北省張家口國際首套百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目壓縮機通過具有CNAS資質的第三方測試，達到了國際領先水平，項目鳥瞰圖如圖所示。若發電機產生的電壓經升壓變壓器后升高到100 kV，以10萬千瓦的功率(始終不變)經輸電線遠距離送往變電站，輸電線上損耗的功率為3 000千瓦，則輸電線的總電阻為(　　)
A.3 Ω B.6 Ω
C.9 Ω D.30 Ω
AD
3.(多選)為了消除高壓輸電線上的冰，假設利用電流的熱效應除冰。若在正常供電時，高壓線上輸電電壓為U，電流為I，熱消耗功率為P損；除冰時，輸電線上的熱功率需要變為9P損，則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)(　　)
C
4.(2024·河南駐馬店高二期末)我國特高壓輸電技術在世界上處于領先地位。特高壓輸電是指直流電壓在800 kV以上或交流電壓在1 000 kV以上進行的電能輸送，特高壓輸電可使輸送中的電能損耗大幅降低。假若采用550 kV超高壓從A處向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1 100 kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變為ΔP′，不考慮其他因素的影響，則(　　)
ABD
題組二　電網供電
5.(多選)遠距離高壓輸電的示意圖如圖所示，關于遠距離輸電，下列表述正確的是(　 　)
A.增加輸電導線的橫截面積有利于減少
輸電過程中的電能損耗
B.高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發熱損耗
C.在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損耗越小
D.高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好
D
6.在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變。若輸送功率增大為原來的2倍，下列說法中正確的有(　　)
A.升壓變壓器的輸出電壓增大為原來的2倍
B.輸電線上的電流增大為原來的4倍
C.輸電線上損耗的功率增大為原來的2倍
D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大
C
7.如圖為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsin ωt的交流電源，若輸送功率為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(　　)
BD
綜合提升練
8.(多選)(2024·福建三明高二期末)如圖是遠距離輸電的原理圖，發電廠輸出電壓恒定不變，兩個變壓器均為理想變壓器。若用戶消耗的功率增大，下列說法正確的是(　　)
A.降壓變壓器的輸出電流I4減小
B.輸電線上損失的功率增大
C.升壓變壓器的輸出電壓U2增大
D.發電廠輸出的總功率增大
BCD
9.(多選)(2024·廣東中山高二期末)風力發電將風的動能轉化為電能。某風力發電機的輸出功率為10 kW，輸出電壓為250 V，用戶得到的電壓是220 V，輸電線的電阻為20 Ω，升壓變壓器原、副線圈匝數比為1∶10，輸電線路如圖所示。變壓器視作理想變壓器，則下列說法正確的是(　 　)
A.用戶得到的電功率為9 kW
B.降壓變壓器原、副線圈匝數比為11∶1
C.通過輸電線的電流為4 A
D.輸電線上損耗的功率為320 W
B
10.(2024·浙江寧波高二期末)小水電站的輸出功率為100 kW，發電機的電壓為250 V，通過升壓變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線的總電阻為8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220 V。已知輸電過程中輸電線上損失的功率為5 kW。則下列說法正確的是(　　)
A.輸電線上通過的電流為625 A
B.升壓變壓器的輸出電壓為4 000 V
C.降壓變壓器的匝數比為200∶11
D.升壓變壓器的匝數比為5∶76
培優加強練
11.如圖所示，某小型水電站發電機的輸出功率為10 kW，輸出電壓為400 V，向距離較遠的用戶供電。為了減少電能損失，使用2 kV高壓輸電，最后用戶得到220 V、9.5 kW的電力，求：
(2)升壓變壓器原線圈中電流
輸電線上損失的電功率
P損＝(10 000－9 500)W＝500 W
故輸電線路導線電阻
(3)降壓變壓器原線圈上的電壓
U3＝U2－I2R＝(2 000－5×20)V＝1 900 V
所以降壓變壓器的原、副線圈匝數之比

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