5.5 电能的输送二（预习案）
【学习目标】
1、了解输电导线电能损失的主要原因，知道减少输电损失的两个途径。
２、理解采用高压输电的原因，认识高压输电的局限性
3、了解电网供电的优点和意义
【重点】：理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系
【难点】： 能量守恒关系的应用
【自主学习】
一、高压输电的基本原理
1．损失电能的分析
任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线输送时，电流通过输电线，因输电线有电阻而发热，从而损失电功率．
设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损失
设输送电功率为P，输电电压为U，输电线的总长度为L，横截面积为S，
PL电阻率为ρ，则输电电流I＝U，输电线电阻为R＝ρS所以输电线上的电功率损失可表示为
2．减少损耗的方法
由P损＝I2R可知，减小输电线路上功率损失的方法主要有两种：
l(1)减小输电线的电阻R，由R＝ρS知
①减小输电线长度l：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小l来减小R.
②减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料，若使用电阻率更小的金属，如银、金等不现实，成本高．
③增大导线的横截面积S：这种方法多耗费金属材料，必然会增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
P(2)减小输电电流I，根据I＝U①减小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的．
②提高输电电压U：在输送功率P一定时，输电线电阻R一定的条件下，
⎛P输电电压提高到原来的n倍，根据P损＝ U2·R知，输电线上的电功率损耗将降⎝⎭
为原来的
根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施．
二、输电电路中的基本关系
UU如图所示，U ，U＝ ，P1＝P2，P2－P3＝ ． 24
II输电电线的电流：I＝ ＝ ，I ，I＝ 1
电压损失：U损＝ ＝
功率损失：P损＝ ＝ ＝
P2－P损P输电效率：η＝P100%＝P100%. 12
预习检测：
1、发电机路端电压为U，经电阻为R的输电线向远方供电，发电机的输出功率为P，则（ ）
A.输电线上电流为P/U B.输电线上的功率损失为U2/R
C.用户得到的功率为P—（P/U）2R D.用户得到的电压为PR/U
2、发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校的输入电压U2，下列计算线路损耗功率的式子中正确的是（ ）
(A)U12／R (B)（U1－U2）2／R
(C)I2R (D)I（U1－U2）
3、在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，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（ ） 2U2SU2SPρLPρLP'=P用=P-P用=P(1-2)P'=2ρL B.ρL D.US US C.A.
电能的输送二（课中案）
合作探究一
1远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是
( )
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比
D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比
【拓展探究】某发电站的输出功率P＝104 kW，输出电压U1＝4 kV，通过理想变压器升压后向远处供电．已知输电导线的总电阻为R＝10 Ω，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求变压器的匝数比．
合作探究二
2某小型水电站输出功率为20 kW，输电线路总电阻是6 Ω.
(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率．
(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．
【拓展探究】一座小型水电站，水以3 m/s的速度流入水轮机，而以1 m/s的速度流出．流出水位比流入水位低1.6 m，水的流量为1 m3/s.如果水流能量的75%供给发电机，20%使水温度升高．求：
(1)水温升高多少？
(2)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率多大？
50(3)若发电机的输出电压为240 V，输电线路总电阻为3 Ω，允许损失的电功
率为输出功率的5%，用户所需电压为220 V，则在送电过程中所用的升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？[变压器为理想变压器，g取10 m/s2，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
【随堂训练】
1、发电站用11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到220 kV送电，下面哪个选项正确( )
UA．因I＝R，所以输电线上的电流增为原来的20倍
P1B．因I＝U，所以输电线上的电流减为原来的20
U2C．因P＝R400倍
1D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的202、发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电．已知输电线的电阻率为ρ＝2.4×10－8 Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%.求：
(1)升压变压器的输出电压．
(2)输电线路上的电压损失．
3、三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，建成后将是中国规模最大的水利工程，枢纽控制流域面积1.0×106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011 m3，水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(是指26台发电机组同时工作时的总发电功率)为P＝1.82×107 kW，年平均发电量约为W＝8.4×1010 kW·h，该工程将于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)．
(1)若三峡电站上、下游水位差按H＝100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．
(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？
(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P1＝4.5×106 kW，采用超高压输电，输电电压为U＝5×105 V，而发电机输出的电压约为U0＝1.8×104 V，要使输电线上损耗的功率小于输送电功率的5%.求：发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．