高中物理5.5电能的输送（远距离输电）详解

⾼中物理5.5电能的输送（远距离输电）详解

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电路中电能损失

电线上的功率损耗为P=I2R

①可以通过两个途径减⼩输电损失。

减⼩输电线的电阻，应选⽤电阻率⼩的⾦属材料，还要尽可能的增⼤导线的横截⾯积。

②减⼩输电线中的电流。

，U必须是降在导线上的电压，电压不能⽤输电电压来计算。

2

远距离输电

⼀定要画出远距离输电的⽰意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相

应的物理量符号。⼀般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为也应该采⽤相应的符号来表⽰。

从图中应该看出功率之间的关系是

电压之间的关系

电流之间的关系

电流之间的关系

可见其中电流之间的关系最简单，中只要知道⼀个，另两个总和它相等。因此电流往往是这类问题的突破⼝。

输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须⽤，⽽不能⽤。

分析输电线上的功率损失，由此得出结论：

⑴减少输电线功率损失的途径是提⾼输电电压或增⼤输电导线的横截⾯积，当然选择前者。

⑵若输电线功率损失已经确定，那么升⾼输电电压能减⼩输电线截⾯积，从⽽节约⼤量⾦属材料和架设电线所需的钢材

和⽔泥，还能少占⽤⼟地。

需要引起注意的是课本上强调：输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电

压较⾼、导线截⾯积较⼤时，电抗造成的电压损失⽐电阻造成的还要⼤。

规律⽅法

⼀、解决变压器问题的常⽤⽅法

解题思路1

电压思路.变压器原、副线圈的电压之⽐为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=……

解题思路2

功率思路.理想变压器的输⼊、输出功率为P⼊=P出，即P1=P2；当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+……

解题思路3

电流思路.由I=P/U知，对只有⼀个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+……

解题思路4

（变压器动态问题）制约思路

（1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数⽐（n1/n2）⼀定时，输出电压U2由输⼊电压决定，即U2=n2U1/n1，可简

述为“原制约副”。

（2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数⽐（n1/n2）⼀定，且输⼊电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的

输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”。

（3）负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由⽤户负载决定，P2=P负1+P负2+…；②变压器副线圈中的电流I2由⽤户

负载及电压U2确定，I2=P2/U2；③总功率P总=P线+P2。

动态分析问题的思路程序可表⽰为：

解题思路5

原理思路.变压器原线圈中磁通量发教学合一 ⽣变化，铁芯中/t相等；当遇到型变压器时有1/t=2/t+3/t

此式适⽤于交流电或电压（电流）变化的直流电，但不适⽤于稳压或网关设置 恒定电流的情况。

1.有⼀台内阻为l的发电机，供给⼀个学校照明⽤电，如图所⽰．升压变压器匝数⽐为1∶4，降压变压器的匝数⽐为

4∶1，输电线的总电阻R=4穿的英语怎么说 ，全校共22个班，每班有“220 V，40W”灯6盏．若保证全部电灯正常发光，则：

（l）发电机输出功率多⼤？

（2）发电机电动势多⼤？

（3）输电线上损耗的电功率多⼤？

（4）输电效率是多少？

（5）若使⽤灯数减半并正常发光发电机输出功率是否减半．

2. 发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，⽤户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 .若输电线中因发热⽽损

失的功率为输送功率的4%，试求：

（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数⽐。

（2）画出此输电线路的⽰意图。

（3）⽤户得到的电功率是多少？

1. 题中未加特别说明，变压器即视为理想变压器，由于发电机⾄升压变压器及降压变压器⾄学校间距离较短，不必考虑

该两部分输电导线上的功率损耗。

发电机的电动势，⼀部分降在电源内阻上．即Ilr，另⼀部分为发电机的路端电压U1，升压变压器副线圈电压U2的⼀部

分降在输电线上，即I2R，其余的就是降压变压器原线圈电压U2，⽽U3应为灯的额定电压U额，具体计算由⽤户向前递

推即可。

（1）对降压变压器 U/2I2=U3I3＝nP灯=22640长征5号运载火箭 W=5280w

⽽U/2＝4U3＝880 V，所以I2=nP灯/U/2=5280/880=6A

对升压变压器： UlIl=U2I2=I22R＋U/2I2＝624＋5280＝5424 W， 所以 P出=5424W

（2）因为 U2＝U/2＋I2R＝880＋64＝904V， 所以 U1=U2=904＝226 V

⼜因为洗衣粉广告 UlIl=U2I2，所以Il=U2I2/Ul=4I2=24A，所以 ＝U1＋I1r1=226＋241＝250 V

（3）输电线上损耗的电功率PR=IR2R=144W

（4）

（5）电灯减少⼀半时，n/P灯=2640W，

I/2＝n/P灯/U2＝2640/880=3 A． 所以P/出=n/P灯⼗I/22R=2640＋324＝2676w

发电机的输出功率减少⼀半还要多，因输电线上的电流减少⼀半，输电线上电功率的损失减少到原来的1/4。

说明：对变电过程较复杂的输配电问题，应按照顺序，分步推进．或按“发电⼀⼀升压——输电线——降压—⼀⽤电

器”的顺序，或从“⽤电器”倒推到“发电”⼀步⼀步进⾏分析．注意升压变压器到线圈中的电流、输电线上的电流、降压变

压器原线圈中的电流三者相等。

2. 输电线路的⽰意图如图所⽰

2. 输电线路的⽰意图如图所⽰

输电线损耗功率P线=1004% kW=4 kW，⼜P线=I22R线

输电线电流I2=I3=20A，原线圈中输⼊电流

这样U2=U1n2/n1=25020 V=5哪个生肖最好命 000 V ，U3=U2-U线=5000-2010 V=4800 V，所以，⽤户得到的电功率P出=10096%

kW=96 kW。

对远距离输电你还有什么问题

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