知识全解·吃透教材
知识点1 降低输电损耗的途径
1.减少输电导线的电热损失
输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济。可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了。这是输电线上功率损失的主要原因。
根据功率损失的表达式ΔP=I2r可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一、减小时间；其二是减小输电线的电阻；其三是减小输电电流。
二、输电线上电压损失
1.造成输电线上电压损失的因素：
（1）输电线电阻造成电压损失DU＝IR．
（2）输电线的感抗和容抗造成电压损失．
（1）减小输电线电阻R
用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压照明电路有效，对高压输电线路效果不佳．
（2）减小输电电流I
在输送电功率不变的前提下，提高输电电压是有效的措施．
高压输电既能减小功率损失，又能减小电压损失，但在实际输送电能时，还需综合考虑各种因素，依照不同的情况，选择合适的输电电压．
【例1】如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同，求导线的横截面积之比.
解析：设输送的电功率为P，输电电压为U，送电距离为L，导线横截面积为S，电阻率为ρ.
则每根导线损失的电功率P损= I2R .
由于P = UI， ，
所以 ，
现在，输送电功率P相同，导线电阻率ρ和长度L也相同. 在输电电压U和导线横截面积S不同时，如果要求导线上损失的电功率相同，则应有
所以  .
可见，要满足题中所设要求用220V电压输电时，导线的横截面积是11kV输电时的2500倍.
补讲教材P45“思考与讨论”答案
1、设输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r.
2、在输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路中损耗的功率减为原来的1/2。在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，线路中的电流减为一半，而损耗的功率减为原来的1/4。
3、通过第2步的两项计算，减小输电电流对降低输电线路的损耗更为有效.
4、设发电机的输出功率为P，则功率损失为ΔP=I22R，用户得到的功率为P用=P-ΔP.
5、在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U，这就是采用高压输电的道理。
知识点2远距离输电模型
一、在发电端需用升压变压器把电压升高，在用户端用降压变压器把电压降低到用户需要的电压。在理想变压器的情况下：
发电端：
用户端：
其中： ； ；
 ；
二、常用的几种输电模式：
1、低压输电
输电功率为100kw以下，距离为几百米以内，一般采用220V的电压输电
2、高压输电
输电功率为几千千瓦以下，距离为几十千米到几百千米，一般采用35kV或110kv的电压输电
3、超高压输电
输送功率为10万千瓦以上，距离几百千米，需采用220kv或更高的电压输电
【例2】某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压 250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220 V电压.求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？（理想变压器）
解析：画出高压输电线路图如图所示
设升压变压器原线圈电流为I1，电压为U1，有U1=250 V，
I1= A=400 A.[来源: ][来源:Z+xx+k.Com]
升压变压器副线圈电流为I2，当输电线上损失功率为输送功率的5%时，有
ΔP=I22r线=5%P[来源: ]
I2= A=25 A
因此升压变压器的匝数比
降压变压器副线圈中的电流为I4，用户得到的功率P′=P-ΔP=95%P 又P′=U4I4
所以I4= A=431.8 A.
而降压变压器原线圈电流I3=I2=25 A
所以，降压变压器匝数比 .
点评：解决传输电问题时，应注意:①根据输电情况画出传输电路图.②注意传输功率P，线路损失功率ΔP和用户得到功率P′及传输电压、线路损失电压和用户得到电压的区别和联系，根据需要选用它们不同表示形式。 |
揭示规律·小试身手
方法点拨： 由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了。这是输电线上功率损失的主要原因。在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U，这就是采用高压输电的道理
变式训练
1、图为远距离高压输电的示意图。关于远距离输电，下列表述正确的是 （ ）
A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
1、ABD；解析：依据输电原理，电路中的功率损耗 ，而 ,增大输电线的横截面积，减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A正确；由P=UI来看在输送功率一定的情况下，输送电压U越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，C错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好，D正确。
方法点拨： 有关输电线路分析计算步骤
（1）认真审题，画出示意电路图.
（2）以变压器铁芯为界划分各个回路，对各回路应用欧姆定律分析回路中电压、电流、功率等物理量的情况及其关系.
（3）各回路间可通过变压器找出电压、电流、功率等量间的关系.
变式训练
2、某小型水电站，水以 3 m / s 的速度流入水轮机，而以 l m / s 的速度流出。流出水位比流入水位低1. 6 m ，水流量为 2 m 3/s。如果水流能量的75％ 供给发电机。求：
⑴ 若发电机效率为 80％，则发电机的输出功率为多大?
⑵ 发电机的输出电压为240V，输电线路的电阻为19.2Ω ，许可损耗功率为 2％，用户所需电压为220V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少?
解析： ⑴每秒钟流过发电机的水的质量为
每秒钟水流机械能的损失为 ,
发电机的输出功率
 （2）发电机经变压器到用户的供电线路如图所示．图中T1为升压变压器．T2为降压变压器。输电线上损失功率为 ，而 
所以   A，
因为 A ,
所以升压变压器T1 原、副线圈的匝数比为：
又因为 
 ≈107 A
所以降压变压器T2的原、副线圈的匝数比为 
规律总结：由于远距离输电时，输电电流与升压器副线圈电流、降压器原线圈电流相等，因此，电流往往是解决输电问题的突破口． |
为什么提高输电电压可以降低损耗-减小输电线上电能损失的方法-电力线路上电能损耗计算方法
