《2025年步步高精准讲练物理选择性必修第二册》

一、降低输电损耗的两个途径
人们常把各种形式的能（如水能、燃料化学能、核能等）先转化为电能再进行利用，因为电能可以通过电网很方便地传输到远方。电能从发电厂到远方用户端的传输过程，如图所示。
假设发电厂输出的电压为 $ U $，输送功率为 $ P $，输电线路中的电流是 $ I $，用户端的电压是 $ U' $，两条导线的总电阻是 $ r $。在图中，导线的电阻集中画为一个电阻 $ r $。

1. 怎样计算输电线路损失的功率 $ \Delta P $？
$ \Delta P = I^2 r $
2. 在输电电流一定的情况下，如果输电线路的电阻减为原来的一半，输电线路上损失的功率变为原来的多少？在输电线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，输电线路上损失的功率变为原来的多少？
二分之一，四分之一
3. 通过第（2）问的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更有效？
减小输电电流
4. 在保证输送功率不变的前提下，怎样才能减小输电电流？
提高输送电压
5. 怎样计算用户得到的功率 $ P' $？
$ P' = P - \Delta P $

答案： 1. $ \Delta P = I^2 r $
2. 二分之一，四分之一
3. 减小输电电流
4. 提高输送电压
5. $ P' = P - \Delta P $

1. 输送电能的基本要求
可靠：指保证供电线路可靠地工作，故障少。
保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。
经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
2. 输电线路的电压损失
输电线始端电压 $ U $ 与输电线末端电压 $ U' $ 的差值。 $ \Delta U = U - U' = Ir = \frac{P}{U}r $，其中 $ I $ 为输电线上的电流，$ r $ 为输电线的总电阻。
3. 输电线路的功率损失
远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率 $ \Delta P = I^2r $。
若输电线上损失的电压为 $ \Delta U $，则功率损失还可以表示为 $ \Delta P = \frac{(\Delta U)^2}{r} $ 或 $ \Delta P = \Delta U · I $。
4. 减小输电线路电压损失、功率损失的方法
减小输电线的电阻
由 $ R = \rho \frac{l}{S} $ 可知，距离 $ l $ 一定时，使用电阻率小的金属材料，增大导线横截面积可减小电阻。
减小输电电流 $ I $
根据 $ I = \frac{P}{U} $，在输送功率 $ P $ 一定，输电线电阻 $ r $ 一定的条件下，输电电压提高到原来的 $ n $ 倍，输送电流可减为原来的 $ \frac{1}{n} $，输电线上的功率损耗将降为原来的 $ \frac{1}{n^2} $。

答案： 1. 供电线路；电压；频率；低；小