第4节 电能的输送

第4节电能的输送核心素养导学物理观念(1)了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径。(2)知道电网供电是远距离输电的重要发展。科学思维(1)会用相关知识解释实际的输电问题。(2)经历建立远距离输电模型的过程。科学探究探究电压损失、功率损失的关系。科学态度与责任理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素，体会建立模型的思维方法。一、降低输电损耗的两个途径1．输送电能的基本要求(1)可靠：指保证_________可靠地工作，少有故障。(2)保质：保证电能的质量——电压和_____稳定。(3)经济：指输电线路建造和运行的费用____，电能损耗____。供电线路频率低少横截面积电阻率输电电压二、电网供电1．远距离输电基本原理在发电站内用_____变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过______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，获得最大经济效益。升压降压(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，使得电气化社会的主要能源——电力的供应更加可靠，质量更高。输电线路的组成：(1)从发电站发出先经过变压器升压再经过输电线输送。(2)输送的电能先经过降压变压器降低电压后才能供给用户使用。

1．为了检验输送电压高低对电能输送的影响，采用实验比较法，在低压交流电源上并联两个回路。一个回路只含电阻、灯泡和电流表，电阻模拟远距离输电线路上导线的电阻，灯泡模拟用户使用的效果；另一个回路先通过一个升压变压器提高电压，再通过一个降压变压器降低电压，其余线路与第一个回路相同。实验电路如图所示。进行实验，并观察实验现象，可以得到什么结论？提示：L1灯泡比L2灯泡亮，电流表A1的示数小于电流表A2的示数，这说明提高电压后，输电线上电流减小，电压损失、功率损失都减小。2．如图是远距离输电示意图，判断下列说法正误。(1)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。

()(2)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。

()(3)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。

()×√×新知学习(一)|输电线电压损失和功率损失[任务驱动]如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)。那么：(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(3)输电线上功率损失的原因是什么？[答案]

AD[针对训练]1．远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设750kV线路。采用高压输电的优点是

(

)A．可节省输电线的金属材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减少输电线上的能量损耗D．可加快输电的速度答案：C2．(2021年8省联考·江苏卷)小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等。两次实验中

(

)A．都接直流电源 B．A两端的电压相等C．A损耗的功率相等 D．图1中A的电流较大答案：D3．某总装机容量175万千瓦的电站建成之后，采用110千伏高压将11万千瓦的电力对某地供电，如果从电站到该地的输电电线总电阻是5Ω。求：(1)输电线上损耗的功率。(2)输电线上损失的电压。(3)为了进一步节约能源，请你为输电环节提出改进措施。(2)输电线上损失的电压为U损＝Ir＝1000A×5Ω＝5×103V。(3)为了减少输电线上的功率损耗，可以通过提高输电电压或减小输电线电阻来减小输电线上功率的损耗。答案：(1)5×106W

(2)5×103V

(3)见解析新知学习(二)|远距离输电问题[重点释解]1．输电过程示意图2．高压输电过程的几个电压的区别(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。[典例体验][典例]有一台内阻为1Ω的发电机，为一个学校提供照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4Ω。全校共22个班，每班有“220V

40W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：(1)发电机的输出功率为多大？(2)发电机的电动势为多大？(3)输电线损耗的电功率为多大？(4)输电效率是多少？[答案]

(1)5424W

(2)250V

(3)144W

(4)97.3%[拓展]对应[典例]的情境，若使电灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？[针对训练]1．(多选)快速铁路的电力机车供电系统如图所示，发电厂利用升压变压器将低压交流电的电压升至110kV，牵引变电所利用降压变压器将电力系统输送来的高压交流电降至27.5kV，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压不变，输电线的电阻R不能忽略。若机车功率增大，则

(

)A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案：CD

2．如图是所建光伏发电项目。若光伏发电机总输出功率为36kW，

输出电压为500V，先后经过升压变压器和降压变压器传输到

用户。设输电线的总电阻为10Ω，要求输电线中因发热而损

失的功率为输送功率的4%，用户需要的电压为220V，不计变压器的能量损耗。试求：(1)升压变压器的输出电压。(2)升压变压器和降压变压器原副线圈的匝数比。一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养

物理观念——对远距离输电的认识1．(选自粤教版教材课后练习)如图所示是远距离交流输电的简化示意图。其中发电厂的输出电压是U，两条输电线的等效总电阻为r，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2。(1)用户两端的电压是多少？(2)理想变压器的输入功率是多少？(3)输电线上损耗的电功率和电压分别是多少？答案：BC

答案：BC

二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值答案：AD

答案：A

3．(2023·山东高考)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220V，功率88kW，所有变压器均