第3章第4节　电能的远距离输送—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册讲义

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第4节　电能的远距离输送

学习目标：1.[科学思维]理解降低输电损耗的两个途径，理解高压输电的原理，会

计算输电损失。　2.[物理观念]了解高压交流输电与直流输电及其优缺点。　3.[科学思

维]掌握远距离输电的典型电路，并能利用电路知识，变压器规律等解决有关问题。

阅读本节教材，回答第 69 页“问题”并梳理必要知识点。

教材 P69 问题提示：在保证输送电功率不变的前提下提高输电电压，会减小输电电

流，从而减小导线上的电功率损失和电压损失。

一、常用高压输电的原因

1．两种损失比较

两种损失主要原因大小表示减小办法

电功率损失输电线有电阻电流

产生焦耳热 ΔP＝I 2

R 减小 R

减小

电压损失输电线电阻的电压

降ΔU＝IR

2.降低两种损失的途径——高压输电

输送一定功率电能，输电电压越高，输电线中电流越小，导线因发热而损耗的电

能越少，线路上电压的损失也越少。

二、高压交流输电与直流输电

1．高压交流输电系统

(1)输电环节：在发电站附近用升压变压器升高电压，用输电线输送到远方，在用

电地区附近，用降压变压器降到所需电压。

(2)远距离输电电路图如图所示：

2．高压直流输电

(1)采用高压直流输电的原因

当交流输电功率很大时，导线的电感、电容引起的电压及电能损失很大；同一电

网供电的发电机同步运行，技术上也存在困难。

(2)高压直流输电系统的工作程序：交变电流升压后输送到整流器，把高压交变电

流变换成高压直流电流，经由高压直流线路输送到用电地区后，逆变器将高压直流电

流变换成高压交变电流，再经降压变压器降压。

(3)高压直流输电系统的优点

① 不存在感抗和容抗引起的损耗。

② 节省材料，输电结构简单，占地面积小。

③ 不需要考虑电网中的各发电机的同步运行问题。

三、电能的利用与社会发展

1．发电机、电动机在工业上的运用，克服了蒸汽机在使用过程中存在的不少难题，

体现出许多优越性。与蒸汽机相比，电动机灵活、小巧、适应力强，更加广泛地应用

于工业生产领域。

2．目前使用的电能，主要来自热能、水能、原子能、风能等其他形式的能量，这

些能量转换为电能都离不开发电机。火力发电，是利用石油、煤炭和天然气等燃料燃

烧时产生的热能将水加热，产生高压水蒸气，推动汽轮机转动，带动发电机的转子转

动，将机械能转化为电能，再通过外电路把电能输送出去；水力发电和风力发电则是

直接利用水和风带动发电机的转子转动，将机械能转化为电能。高铁、动力机械等，

都是利用电动机的通电线圈受到磁场的力的作用而发生转动，将电能转化为机械能。

3．电能的利用提高了劳动生产率，解放了劳动者。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)为了减少能量损失，要高压输电，而且越高越好。 (×)

(2)输送功率一定时，提高输送电压，可以减少功率损失。 (√)

(3)电压损失 ΔU＝IR 线和电功率损失 ΔP＝I2R线中I可以通过 I＝求得。

(√)

(4)负载越多，即用电高峰期，ΔU、ΔP也越大。 (√)

(5)高压直流输电与高压交流输电的区别在于输送环节。 (√)

2．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，

其中客观原因是电网陈旧老化。近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而

降低电费价格，可采取的措施有(　　)

A．提高输送功率

B．减小输电导线的长度

C．提高输电的电压

D．减小输电导线的横截面积

C　[为减少远距离输电的损耗，可以提高输电的电压，故 C项正确；提高输送功

率不能减少远距离输电的损耗，减小输电导线的长度的方法不可取，减小输电导线的

横截面积反而会增大损耗，故 A、B、D错误。]

3．输电线的电阻共计为r，输送的电功率为 P，用电压 U送电，则用户能得到的

电功率为(　　)

A．PB．P－ r

C．P－ D. r

B　[输电电流 I＝，输电线上损耗功率为 ΔP＝I2r＝

r，用户得到功率为 P用＝P－

ΔP＝P－I2r＝P－

r，故 B正确，A、C、D错误。]

输电线上电压和功率损失的计算

如图所示的输电线路，为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？怎样才能减

小导线上损失的电压呢？

提示：用电高峰期高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流较大，有较大的电

压损失，因此加在白炽灯上的电压变低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗；为

减小导线上损失的电压可减小输电线电阻，提高输电电压。

1．功率损失的原因

在电能输送过程中，电流流过输电线时，因输电线有电阻而发热，电能必有一部

分转化为内能而损失掉。

2．若输电线的电阻为 R线，输电电流为 I，输电线始端和末端的电压分别为U和U

′，则：

(1)电压损失 ΔU＝U－U′＝IR 线；

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