2017-2018学年高中物理第二章交变电流第7节远距离输电学案粤教版选修.doc

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第七节 远距离输电

学习目标 知识脉络
1. 知道从电厂到住宅的输电过程
和输电线路．
2． 了解输电线上的功率损耗与何 种因素有关及降低功率损耗的措
施． 知道高压输电的道理．重点) (
3了解高压交流和高压直流输电 ．
的优缺点．
4会利用变压器的规律和能量守 ．
恒的观点对简单的远距离输电进
行定性分析和计算．重点、
( 难点)
为什么要高 压输电
1．基本要求
既能安全、保质，又能减少电能损耗，降低输电系统成本．
2．输电线路
远距离输送电网基本结构：如图 2­7­1 所示(输出功率为 P ，输出电压为 U． )
图 2­7­1
3．功率损耗
P
输电导线损失的电功率：由 P损＝IR线可推得 P损＝(U2R线．
2 )
线

4 两个关系 ．

功率关系：P入＝P线＋P用．

电压关系：U＝U线＋U.

2
3

1．输电线上的电压损失可用 D U Ir ＝ 计算，r为输电线的电阻．(Ö)
2．输电电压越高越好．(×)
3 家庭用电常用铜导线，是为了减小输电导线的电阻，从而减小电能损失．(Ö) ．
减小远距离输电过程中电功率损失的原因是什么？
【提示】 输电线路存在电阻．
假设两条输电线的总电阻为 r 在如图 2­7­2 所示的输电示意图中等效画为 r
， ，输送的
功率为 P 发电厂输出的电压为 U. ，
1
图 2­7­2
探讨 1：输电线上损失的电压为多少？怎样减小输电线上损失的电压呢？

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P Pr
【提示】 由 P UI得 I U，所以 D U IrU.
＝1 ＝ ＝＝
1 1
据 D U Ir ＝ 可知，减小输电线路上电压损失的方法主要有两种：①减小输电线路电阻；
②减小输电电流．
探讨 2 ：怎样计算输电线路损失的功率呢？如何减少输电线路的功率损失呢？

【提示】 输电线路损失的功率 D P Ir 减小输电线的电阻或输电线中的电流可减少 ＝ 2，
输电线路的功率损失．
1．电压损失
输电线始端电压 U与输电线末端电压 U ′的差值．D U U U IR ＝ － ′＝ .
2．功率损失
远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率，可用以下
三式计算：
(1)＝IR D P 2；
(2)＝I U DP D ；

DU 2
(3)＝ R. DP

I为输电电流，R为输电线的电阻，D U为输电线上损失的电压．
3．减小电压、功率损失的方法
(1) 减小输电线路的电阻
L
由R r S ＝ 可知，距离一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻．

(2) 减小输电电流 I
由 P UI ＝ 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．
1( ． 多选) 在远距离输电时，输送的电功率为 P ，输送电压为 U ，所用导线的电阻率为

r ，横截面积为 S ，总长度为 L ，输电线损失的电功率为 P ′，用户得到的电功率为 P用，则
P′和 P用的关系式正确的是( )【导学号： 】
US 2 Pr L 2

AP rL ． ′＝
BP ． ′＝ US 2

US 2

æ －P L r÷

C P用＝P r L

．
－
D P用＝P1 USö

L
．
P
ç
è
2ø

【解析】 输电线电阻 R r S ＝ ，输电电流 I U ＝ ，故输电线上损失的电功率为 P IR ′＝ 2

＝æU2r S US，用户得到的功率为，P用＝P P P1 USö.

çP L Pr2 L

ö
÷
＝
2
－ ′＝ æ － 2 ÷

ç PL r

èø
è
ø

【答案】 BD
2．三峡电站某机组输出的电功率为 50 万千瓦．

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(1)若输出的电压为 20 万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)某处与电站间每根输电线的电阻为 10 欧， 则输电线上损失的功率为多少？它占输出
功率的几分之几？
(3) 若将电压升高至 50 万伏， 输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？
它占输出功率的几分之几？

P 5×108
【解析】 (1)由 P UI I U 2×105 A 2 500 A.
＝ 得， ＝ ＝ ＝

(2)输电线上损失的功率

D P I·2r 2 5002×2×10 W＝1.25×108 W
＝2 ＝
损失功率与输出功率之比为

D P 1.25×108 1

P＝ 5×108 ＝4 .

(3) 当电压升高至 50 万伏时

I U ＝5×105 A 1 000 A

P
8

′＝ ′ 5×10 ＝

输电线上损失的功率为

D P I 2·2r 1 0002×2×10 W＝2×107 W.
′＝ ′ ＝
损失功率与输出功率之比为

D P 2×107 1 ′
P ＝5×108＝25.

1
【答案】 (1)2 500 A (2)1.25×108 W 4

1

(3)1 000 A2×107 W
25

计算输电导线上功率损失的三种方法

1．D P IR I为输电导线中的电流，R为导线的电阻． ＝2，

DU 2
2．D P R，D U为输电导线上损失的电压，R为导线的电阻． ＝

3 D P D UID U为输电导线上损失的电压，I为导线中的电流．
．＝ ，
远距离输电电路的分析与计算
1．降低输电损耗的途径
(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应当选用电阻率小的
金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积．
(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，
就要提高输电电压．
2．高压直流输电

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