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3.4电能输送原卷版

【电能输送知识点梳理】

一、输送电能的基本要求

1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少．

2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．

3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．

二、电能的输送

如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R.

1.输电线上的电压损失(如图)ΔU＝U－U′＝Ir＝eq\f(P,U)r.

2．输电线上的功率损失(如图)

(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．

(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq\f(?ΔU?2,r)，其中ΔU为输电线上的电压损失．

3．减少电压损失和功率损失的方法

(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρeq\f(L,S)，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．

(2)减小输电电流I，根据I＝eq\f(P,U)，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的eq\f(1,n)，输电线上的功率损耗将降为原来的eq\f(1,n2).

三、电网供电

1．远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．

2．电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．

3．电网输电的优点

(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益．

(2)减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡．

(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．

四、解决远距离高压输电问题的基本方法

1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．

2．理清三个回路

回路1发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机．

回路2输送电路．I2＝I3＝IR，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3.

回路3输出电路．I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用．

3．抓住两个物理量的联系

(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，P1＝P2.

(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，P3＝P4.

4．掌握一个能量守恒定律

发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1＝P线损＋P用户．

5．常用关系

(1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4.

(2)电压关系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝ΔU＋U3，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4).

(3)电流关系：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝I线＝I3，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3).

(4)输电电流：I线＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(ΔU,R线).

(5)输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝I线2R线＝eq\f(?ΔU?2,R线)＝ΔU·I线．

(6)输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3.

6．输电线路功率损失的计算方法

P损＝P1－P4

P1为输送的功率，P4为用户得到的功率

P损＝Ieq\o\al(2,线)R线

I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻

P损＝eq\f(ΔU2,R线)

ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混

P损＝ΔU·I线

注意：ΔU不要错代入U2或U3

【电能输送举一反三练习】

1．如图所示，高压输电线是远距离传输电能的重要组成部分，下列关于高压输电线的说法正确的是（）

A．输电线应选用电阻率大的金属材料制作

B．高压输电线比普通导线粗，目的是增大导线电阻

C．输电线上方还有两条导线，其作用是把高压线屏蔽起来免遭雷击

D．在输送功率一定时，输电线上损失的功率跟输送电压平方成正比

2．为了保护埋在学校地下的输电线不被压坏，可预先铺