高中物理知识：电能的输送【图文版】

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发电厂跟用电设备之间的距离有时候比较远，远距离的输送电能，线路上的能量损耗就必须考虑。

一、如何减少输电线路上电功率的损耗

输电线上的功率损耗为

，可见，要减少输电线上的功率损耗，有两个途径：减小电线的电阻、减小输送的电流。

1.减小输电线的电阻

由电阻定律

知，要减小线路的电阻，有几个方法：

①选用电阻率小的金属作导线材料

② 缩短距离（不可以）

③增大导线的横截面（线太粗的话太重，安装线路不方便，况且实际上线太粗也会增加线路损失）

2.减小输送的电流

由公式

可以看出，电流减小一半，线路的损失减少1/4.

二、高压输电

电线输送的功率P=UI，如果减少电流，为了保证输送的功率不减少，必须增大输送的电压。

例题1：输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求

(1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?用户得到的电压?

(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?

(3)如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率?用户得到的功率?

解析：（1）由P=U1I1得，线路的电流

I1=25A

输电线上的电压为△U=I1r线=250V

用户得到的电压为

U1'=U 1-△U=150V

（可见输送的电压太低，电压大部分损失在线路上）

（2）由

得输电线损失的功率

△P1=6250W

用户得到的功率

P1=P-△P1=3750W

（可以看出用户得到的比线路损失的还少）

（3）如果采用U2=4000V的电压输电，线路的电流

I2=P/U2=2.5A

由线路损失的功率

△P2=

=62.5W

（这个损失比上一步少多了）

用户得到的功率

P2=P-△P2 =9937.5W

很明显：提高输电电压, 是减少电能损失的最有效的办法。

远距离输电的功率关系：

电压关系：

电流关系：

思考：高压输电是不是电压越高越好？ 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。 从另一个角度说，高压输电线一般是裸露在空中的，如果输电线上的电压过高， 电线周围的电场过强，电线周围的空气通常会被电离，这样也造成很大的损失，所以，输电电压不是越高越好，而是恰当就好。

三、电网供电

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,这就是电网。

电网供电可以在能源产地使用大容量发电机组,降低一次能源的输送成本,获得最大的经济效益.同时,电网可以减少断电的风险,调剂不同地区电力供需平衡,保障供电质量。

练习：

1.一小型发电站通过升压,降压变压器把电能输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,端电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器的损耗.求：

(1)升压变压器的副线圈两端电压；

(2)输电导线上的功率损失；

(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；

(4)用户得到的功率。

参考答案：（1）2500V  （2）60kW

（3）10:1   （4）440kW

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，学校输入电压为U2，下列4个计算输电线损耗的式子中，不正确的是（    ）

参考答案：A

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