江苏省苏州市蓝缨学校高二物理《电能的输送》教案
导学目标1.会分析计算远距离输电问题．
远距离输电
[基础导引]
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，则下列关系式中正确的是 ( )
A ．P ′＝U 2S ρl
B ．P ′＝P 2ρl U 2S
C ．P 用＝P －U 2S ρl
D ．P 用＝P (1－Pρl U 2S ) [知识梳理]
1．根据P 损＝__________，降低输电损耗有两种方法 (1)减小输电线的电阻．
(2)减小输电导线中的电流：在输送功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高____________．
2．远距离输电的功率损失
输送功率一定时，线路电流I ＝________，输电线上的损失功率P 损＝I 2R 线＝____________，
可知P 损∝1U 2. 远距离输电中的功率关系：P 输＝____________.
考点三 远距离输电问题
考点解读
1．远距离输电的处理思路
对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析．
2．远距离高压输电的几个基本关系(以图9为例)：
图9
(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3.
(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4
I 3
，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．
(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝(P 2
U 2)2
R 线．
图11 当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1
n
2. 典例剖析
例3 (2010·浙江理综·17)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106
kW ，现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是 ( )
A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 A
B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV
C ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW
D ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻
思维突破 在远距离输电问题中，计算线路功率损耗时应用P 损＝I 2线R 线，其原因是I 线可以由公式P 输入＝I 线U 输入求出，而P 损＝U 线I 线和P 损＝U 2
线R 线
则不常用，其原因是在一般情况下，U 线不易求出，且易将U 线和U 输入相混而造成错误．
跟踪训练3 如图10所示，有一台交流发电机E ，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有
( )
图10
A ．U 2减小，U 4变大
B ．U 2不变，U 3变小
C ．P 1变小，P 2变小
D ．P 2变大，P 3变大
16.对远距离输电过程中各量的
制约关系不明确造成错误
例4 (2010·江苏·7)在如图11所示的远距离输电电
路
图
中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发
电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电
厂输出功率的增大，下列说法中正确的有 ( )
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
误区警示 错解1：不清楚升压变压器的输入电压由发电机本身决定，而认为只要发电机功率变大，电压就变大，而误选A.
错解2：由于不能写出输电线上损耗的功率占总功率的比例的表达式，而漏选D.
正确解析 由U 1∶U 2＝n 1∶n 2可知，匝数比和输入电压不变，则输出电压，故A 错误；由I ＝P U ，U 损＝IR ，U 3＝U 2－U 损可知，因P 变大，则I 变大，U 损变大，因此降压变压器的输入电压U 3变小，而降压变压器的匝数比不变，故降压变压器的输出电压变小，B 错误；由P 损
＝(P U )2R 可知，因U 不变、P 变大，所以P 损变大，故C 正确；由P 损P ＝(P U )2R P ＝PR U 2可知，因U 不变、P 变大，所以比值变大，故D 正确．
答案 CD
正本清源 本题属于程序性比较强的题目，稍有不慎，很容易出现错误，要想正确地求解本题，应从输出功率增大这一变化开始，得出输出电流增大这一关系，然后按照远距离输电的过程图，由左到右，逐步分析，减少失误的机会.
跟踪训练4 2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损毁严重，为消除高压输电线上的冰，事后有人设计了利用电流的热效应除冰的融冰思路．若在正常供电时，高压线上送电电压为U ，电流为I ，热耗功率为ΔP ；除冰时，在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通过自动调节高压输电变压器的变压比，使输电线上的热耗功率变为16ΔP ，则除冰时 ( )
A ．输电电流为4I
B ．输电电流为16I
C ．输电电压为4U
D ．输电电压为
U 16。